[LeetCode][Python]268. 缺失数字
给定一个包含 0, 1, 2, ..., n 中 n 个数的序列，找出 0 .. n 中没有出现在序列中的那个数。

示例 1:
输入: [3,0,1]
输出: 2
示例 2:

输入: [9,6,4,2,3,5,7,0,1]
输出: 8
说明:
你的算法应具有线性时间复杂度。你能否仅使用额外常数空间来实现?

思路：

1. 如果是0到n的序列，则可以使用range生成一个含0到n的序列，两个序列相减应该就是缺失的数。
2. 数组排序，0 没有出现在数组的首位，以及 nn 没有出现在数组的末位。如果这两种特殊情况都不满足，那么缺失的数字一定在 0 和 nn 之间（不包括两者）。此时我们可以在线性时间内扫描这个数组，如果某一个数比它前面的那个数大了超过 1，那么这两个数之间的那个数即为缺失的数字。

其他人的思路：

1. 哈希表：可以直接查询每个数是否在数组中出现过来找出缺失的数字。如果使用哈希表，那么每一次查询操作都是常数时间的。
2. 位运算：
   数组中有 n 个数，并且缺失的数在 [0..n] 中。因此我们可以先得到 [0..n] 的异或值，再将结果对数组中的每一个数进行一次异或运算。未缺失的数在 [0..n]和数组中各出现一次，因此异或后得到 0。而缺失的数字只在 [0..n] 中出现了一次，在数组中没有出现，因此最终的异或结果即为这个缺失的数字。

#! /usr/bin/env python
#coding=utf-8
class Solution(object):
    def missingNumber(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: int
        """
        all_number_lists = list(range(len(nums) + 1))
        return list(set(all_number_lists) - set(nums))[0]

    def missingNumber2(self, nums):
        nums.sort()
        if nums[-1] != len(nums):
            return len(nums)
        elif nums[0] != 0:
            return 0
        for i in range(1, len(nums)):
            expected_num = nums[i-1] + 1
            if nums[i] != expected_num:
                return expected_num

    def missingNumber3(self, nums):
        num_set = set(nums)
        n = len(nums) + 1
        for number in range(n):
            if number not in num_set:
                return number

    def missingNumber4(self, nums):
        missing = len(nums)
        for i, num in enumerate(nums):
            missing ^= i^num
        return missing