原題地址：https://leetcode-cn.com/problems/single-number/

給定一個非空整數(shù)數(shù)組，除了某個元素只出現(xiàn)一次以外，其余每個元素均出現(xiàn)兩次。找出那個只出現(xiàn)了一次的元素。

說明：

你的算法應(yīng)該具有線性時間復(fù)雜度。 你可以不使用額外空間來實現(xiàn)嗎？

示例1:

輸入: [2,2,1]
輸出: 1

示例 2:

輸入: [4,1,2,1,2]
輸出: 4

思路分析：
首先題目要求算法具有線性復(fù)雜度，所以是時間復(fù)雜度為O(n)，簡單粗暴的循環(huán)嵌套就不符合要求；不使用額外空間，所以空間復(fù)雜度為O(1)。這就要求對數(shù)組本身進行操作，且不能進行循環(huán)嵌套比較，只能左右相比或者對所有數(shù)字進行操作。最后只有1個元素只出現(xiàn)一次，其余每個元素均出現(xiàn)兩次。
其實如果你熟悉位運算的規(guī)則，那這題很快就可以得出結(jié)果。異或運算有這樣一個特征，兩個相同的數(shù)異或得0；0和任何數(shù)異或都等于那個數(shù)。用表達式說明就是:

0^0=0;
1^1=0;
0^n=n (n為任何正整數(shù))；
n^0=n (n為任何正整數(shù));

如此一來，只需要遍歷數(shù)組，將所有數(shù)字都進行疑惑運算，最后的結(jié)果就是那個“單身狗”。且時間復(fù)雜度為0(n)，空間復(fù)雜度為O(1);

代碼實現(xiàn)：

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int result = 0;
        for(int i =0;i<n;i++) {
            result = result^nums[i];
        }
        return result;
    }
}

小小拓展：
如果忽略限制條件的話，可以根據(jù)HashSet的元素唯一性進行解題，代碼如下：

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        HashSet<Integer> resultSet = new HashSet<>();
        int n = nums.length;
        for(int i =0;i<n;i++) {
            (!resultSet.add(nums[i])) { // add成功返回true，如果set中已有相同數(shù)字，則add方法會返回false
                resultSet.remove(nums[i]); // 刪除重復(fù)的數(shù)字
            }
        }
        return resultSet.iterator().next(); // 將只出現(xiàn)一次的數(shù)字輸出
    }
}

觀察HashSet源碼后可以知道，add方法的實現(xiàn)是：

/**
     * Adds the specified element to this set if it is not already present.
     * More formally, adds the specified element <tt>e</tt> to this set if
     * this set contains no element <tt>e2</tt> such that
     * <tt>(e==null&nbsp;?&nbsp;e2==null&nbsp;:&nbsp;e.equals(e2))</tt>.
     * If this set already contains the element, the call leaves the set
     * unchanged and returns <tt>false</tt>.
     *
     * @param e element to be added to this set
     * @return <tt>true</tt> if this set did not already contain the specified
     * element
     */
    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

而put方法的源碼是：

/**
     * Associates the specified value with the specified key in this map.
     * If the map previously contained a mapping for the key, the old
     * value is replaced.
     *
     * @param key key with which the specified value is to be associated
     * @param value value to be associated with the specified key
     * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
     *         <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
     *         (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
     *         previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
     */
    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

    /**
     * Implements Map.put and related methods
     *
     * @param hash hash for key
     * @param key the key
     * @param value the value to put
     * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
     * @param evict if false, the table is in creation mode.
     * @return previous value, or null if none
     */
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

可以看出，hashset在add元素時，會調(diào)用putVal(),resize()等時間復(fù)雜度為O(n^2)，所以不符合該題要求。