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C语言成神之路------单身狗问题详解

洛茄 2022-04-04 阅读 85

前言
所谓单身狗问题翻译成数学问题就是在已知的一串数字,存在数字只出现一次,其余的出现两次的问题

废话不多说,我们先来了解一下异或^
1^1=0 1^0=1 0^1=1 0^0=1
也就是说相同为0,相反为1
而且异或满足交换律和结合律
正文
我们来看一下一条单身狗问题,就是只有一个数字只存在一次,其余都存在两次!
法一:我们这个数组先排序,然后相邻的相减,为0就同,不为0就不同。
比如== 1 1 2 2 3 3 4 5 5 6 6 ==每次相减都记录下标,然后相减不为0就取那一次的第一个数!
代码:

#include<stdio.h>
void Find1(int* a, int n, int* num)
{
	int tmp = 0;
	int i = 0;
	//由小到大排序
	for (i = 0; i < n-1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < n - i-1; j++)
		{
			if (a[j] > a[j + 1])
			{
				tmp = a[j];
				a[j] = a[j + 1];
				a[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
	//排序结果为1 1 2 2 3 4 5 5 6 6
	int sign = 0;
	i = 0;
	int k = 0;
	while (i<n)
	{
		//两两相比较,若相减为0,说明大小相同。比较完后,比较下两个,i+=2;
		//若相减不为0,则必定是下标为i(a[i]与a[i+1]比较,靠近起始下标0的那个)的数字是“单身狗”,找到之后就跳过这个“单身狗”,即i++
		if (!(a[i] - a[i + 1]))
		{
			i += 2;
		}
		else
		{
			*(num + k) = a[i];
			k++;
			i++;
			if (k == 2)
				break;
		}

	}
}
int main(void)
{
	int i = 0;
	int arr[] = { 1,2,3,5,6,1,2,4,5,6 };
	int num[2] = { 0 };//想要找出两个数,不能简单的retutn,把数组num的地址传过去,即可修改num数组内容,达到目的
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

	Find1(arr, sz, num);

	for (i = 0; i < 2; i++)
	{
		printf("%d ", num[i]);
	}
	return 0;
}

这个代码时间复杂度是O(n^2)
这个时间有点长了,我们怎么优化呢?
法二:那就是采取我们前言所述的异或啦!

void FindSingalDog1(int* nums, int lenth)
{
	int dog = 0;
	for (int i = 0; i < lenth; i++)
	{
		dog ^= nums[i];
	}
	printf("单身狗为编号:%d\n", dog);
}

时间复杂度O(n)
这个代码的核心就是dog ^= nums[i],其实很好理解啊,这个循环就是将所有的数字都异或起来,因为异或有结合律和交换律,那么本来相同的两个数字异或都是0啊,所以最后就是0和这个单身狗异或啦,0和任何数异或都是这个数本身,所以这样一循环下来,单身狗就找到了!
单身狗哪里逃
在这里插入图片描述

那么问题引申一下,有两条单身狗该怎么办呢??

(把你的好兄弟都叫出来)
在这里插入图片描述

我们来分析下思路哈!
我们把这两个单身狗分别放到两块区域,然后对每一块区域进行法一的操作!这不就成了嘛!!问题是我们该怎么分呢??
我们有个好办法,那就是将我们的单身狗相互异或,
比如单身狗是3 5 ,那么二进制就是0011 0101
所以3^5=0110,我们想啊,0说明是相同,1说明是不同,我们想把单身狗分开的话,我们肯定得找他们不同的地方,是吧!
于是我们可以找到从低位向高位第一个1的位置(我们叫做j吧),然后将所有的数字在j位置上相同的放一块,这时候有家人们就说啦,那你把相同的数字放到不同的区域怎么办啊
我直接和你说:NO!!大NO特NO!! 相同的数字,那他们在j位置的数字也一样啊,那么他们会分到同一区域的!!
然后我们在两个区域分别异或就可以找到这两条单身狗啦…………
上代码:

void find_dogs(int* str,int sz)
{
	int dogs = 0;//记录单身狗间异或的结果
	int i = 0;//遍历数组
	int j = 0;//找到二进制从低位开始第一位1的位数
	int dog1 = 0;
	int dog2 = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		dogs^= str[i];
	}
	while ((dogs >> j) % 2 == 0)
		j++;//找到j指向的位置
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		if ((str[i] >> j)%2 == 1)//开始分区域啦(我们千万不要想复杂啊,比如说我们把他们分开来分别放到两个数组,然后操作,这样得不偿失)
			dog1 ^= str[i];
		else
			dog2 ^= str[i];
	}
	printf("两条单身狗分别为:%d %d", dog1, dog2);
}
int main()
{
	int arr[] = { 5,4,4,5,1,2,2,1,3,5 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	find_dogs(arr,sz);
	return 0;
}

有家人又说啦,那三条单身狗,四条单身狗呢?
那就关注我,待我下回分解!

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