LeetCode热题100-只出现一次的数字

给你一个 非空 整数数组 nums ，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。

你必须设计并实现线性时间复杂度的算法来解决此问题，且该算法只使用常量额外空间。

题目要求线性时间复杂度，空间复杂度为常量，而且规定除了某个元素出现1次外，其他均出现2次。

首先使用普通解题方法哈希表：

class Solution:
    def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        if not nums:
            return -1
        res = {}
        for i in range(len(nums)):
            if nums[i] in res:
                res[nums[i]] = res[nums[i]] + 1
                continue
            res[nums[i]] = 1
        
        for key, value in res.items():
            if value == 1:
                return key

上面方法对于空间复杂度不满足要求，但是是一种容易想到的方式，下面的这种不容易想到就是异或运算。由于其他元素都出现2次，所以这些元素异或最终为0，再和出现1次的元素异或，最后就是出现1次的元素值。

异或运算（^）是二进制运算，满足以下 3 条性质，是解决「只出现一次数字」的核心：

1. 自身异或为 0 ：a ^ a = 0（比如 5^5=0，二进制 101^101=000）；
2. 异或 0 为自身 ：a ^ 0 = a（比如 5^0=5，二进制 101^000=101）；
3. 交换律和结合律 ：a ^ b ^ c = a ^ (b ^ c) = (a ^ b) ^ c（顺序不影响结果）。

class Solution:
    def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        res = 0
        for num in nums:
            res ^= num
        return res