位运算

第一题:给定一个非空整数数组,除了某个元素只出现一次以外,其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。
说明:
你的算法应该具有线性时间复杂度。 你可以不使用额外空间来实现吗?

  private static int getNum(Integer[] nums) {
        int num = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            num ^= nums[i];
        }
        return num;
    }

测试

public static void main(String[] args) {
        Integer[] nums = {4,1,2,1,2};
        System.out.println(getNum(nums));
    }

结果


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异或:其运算法则相当于不带进位的二进制加法。如果a、b两个值不相同,则异或结果为1。如果a、b两个值相同,异或结果为0。
解:

  • 4:00000100
  • 1 : 00000001
  • 2 : 00000010
    按{4,1,2,1,2}依次异或
  • 4 ^ 1 = 00000100 ^ 00000001 = 00000101
  • (4 ^ 1) ^ 2 = 00000101 ^ 00000010 = 00000111
  • (4 ^ 1 ^ 2 )^ 1 = 00000111 ^ 00000001 = 00000110
  • (4 ^ 1 ^ 2 ^ 1) ^ 2 = 00000110 ^ 00000010 = 00000100 = 4

第二题:编写一个函数,其作用是将输入的字符串反转过来。输入字符串以字符数组 char[] 的形式给出。
不要给另外的数组分配额外的空间,你必须原地修改输入数组、使用 O(1) 的额外空间解决这一问题。
你可以假设数组中的所有字符都是 ASCII 码表中的可打印字符。
示例 1:
输入:["h","e","l","l","o"]
输出:["o","l","l","e","h"]

public static void reverseString(char[] s) {
        if(s.length <= 1) {
            return;
        }
        int j = s.length - 1;
        for (int i = 0; i < s.length/2; i++,j--) {
            s[i] ^= s[j];
            s[j] ^= s[i];
            s[i] ^= s[j];
        }
    }

测试

public static void main(String[] args) {
        char[] s = {'h','e','l','l','o'};
        reverseString(s);
        for (char c : s) {
            System.out.println(c);
        }
    }

结果


image.png

第三题:不使用运算符 + 和 - ​​​​​​​,计算两整数 ​​​​​​​a 、b ​​​​​​​之和。
题解:不能使用+和-,可以使用位运算符来计算。
1、位运算有如下4中
0+1=1
1+0=1
0+0=0
1+1=1
这个是很明显的异或,但是没有进位。那么怎么处理进位呢。
这里先举个例子,如下:
0010 0011 这两个进位是在第二位(从右到左),使用位与运算可得到,得进位到第三位(从右到左),那么我们只需要往左边移动一位(<<1)即可得到进位。以下只要一直重复此过程,直到进位为0的时候,那么异或得到的即是两个数字相加的结果。

public static int getSum(int a, int b) {
        if(b == 0) {
            return a;
        }
        int m = a ^ b;
        int n = (a & b) << 1;
        return getSum(m,n);
    }

测试

public static void main(String[] args) {
        int a = 5,b = 7;
        System.out.println(getSum(a, b));
    }

结果


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