# 0136. 只出现一次的数字
### 题目地址(136. 只出现一次的数字)
### 题目描述
```
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？
示例 1:
输入: [2,2,1]
输出: 1
示例 2:
输入: [4,1,2,1,2]
输出: 4
```
### 前置知识
* [位运算](https://leetcode-solution-leetcode-pp.gitbook.io/leetcode-solution/thinkings/bit)
### 公司
* 阿里
* 腾讯
* 百度
* 字节
### 思路
根据题目描述，由于加上了时间复杂度必须是 O(n)，并且空间复杂度为 O(1)的条件，因此不能用排序方法，也不能使用 map 数据结构。
我们可以利用二进制异或的性质来完成，将所有数字异或即得到唯一出现的数字。
### 关键点
1. 异或的性质 两个数字异或的结果`a^b`是将 a 和 b 的二进制每一位进行运算，得出的数字。 运算的逻辑是 如果同一位的数字相同则为 0，不同则为 1
2. 异或的规律
* 任何数和本身异或则为`0`
* 任何数和 0 异或是`本身`
1. 很多人只是记得异或的性质和规律，但是缺乏对其本质的理解，导致很难想到这种解法（我本人也没想到）
2. bit 运算
### 代码
* 语言支持：JS，C，C++，Java，Python
JavaScrip Code：
```js
/**
* @param {number[]} nums
* @return {number}
*/
var singleNumber = function (nums) {
let ret = 0;
for (let index = 0; index < nums.length; index++) {
const element = nums[index];
ret = ret ^ element;
}
return ret;
};
```
C Code：
```c
int singleNumber(int* nums, int numsSize){
int res=0;
for(int i=0;i& nums) {
auto ret = 0;
for (auto i : nums) ret ^= i;
return ret;
}
};
// C++ one-liner
class Solution {
public:
int singleNumber(vector& nums) {
return accumulate(nums.cbegin(), nums.cend(), 0, bit_xor());
}
};
```
Java Code：
```java
class Solution {
public int singleNumber(int[] nums) {
int res = 0;
for(int n:nums)
{
// 异或
res ^= n;
}
return res;
}
}
```
Python Code:
```python
class Solution:
def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
single_number = 0
for num in nums:
single_number ^= num
return single_number
```
**复杂度分析**
* 时间复杂度：$O(N)$
* 空间复杂度：$O(1)$
### 延伸
有一个 n 个元素的数组，除了两个数只出现一次外，其余元素都出现两次，让你找出这两个只出现一次的数分别是几，要求时间复杂度为 O(n) 且再开辟的内存空间固定(与 n 无关)。
和上面一样，只是这次不是一个数字，而是两个数字。还是按照上面的思路，我们进行一次全员异或操作， 得到的结果就是那两个只出现一次的不同的数字的异或结果。
我们刚才讲了异或的规律中有一个`任何数和本身异或则为0`， 因此我们的思路是能不能将这两个不同的数字分成两组 A 和 B。 分组需要满足两个条件.
1. 两个独特的的数字分成不同组
2. 相同的数字分成相同组
这样每一组的数据进行异或即可得到那两个数字。
问题的关键点是我们怎么进行分组呢？
由于异或的性质是，同一位相同则为 0，不同则为 1. 我们将所有数字异或的结果一定不是 0，也就是说至少有一位是 1.
我们随便取一个， 分组的依据就来了， 就是你取的那一位是 0 分成 1 组，那一位是 1 的分成一组。 这样肯定能保证`2. 相同的数字分成相同组`, 不同的数字会被分成不同组么。 很明显当然可以， 因此我们选择是 1，也就是 说`两个独特的的数字`在那一位一定是不同的，因此两个独特元素一定会被分成不同组。
Done！
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