Single Number(异或的性质及运用)

Description:
Given an array of integers, every element appears twice except for one. Find that single one.
Note: Your algorithm should have a linear runtime complexity. Could you implement it without using
extra memory?

分析：

异或是一种基于二进制的位运算，用符号XOR或者 ^ 表示，其运算法则是对运算符两侧数的每一个二进制位，同值取0，异值取1。它与布尔运算的区别在于，当运算符两侧均为1时，布尔运算的结果为1，异或运算的结果为0。

简单理解就是不进位加法，如1+1=0，,0+0=0,1+0=1。

性质

1、交换律

2、结合律（即(a^b)^c == a^(b^c)）

3、对于任何数x，都有x^x=0，x^0=x

4、自反性 A XOR B XOR B = A xor 0 = A

异或运算最常见于多项式除法，不过它最重要的性质还是自反性：A XOR B XOR B = A，即对给定的数A，用同样的运算因子（B）作两次异或运算后仍得到A本身。这是一个神奇的性质，利用这个性质，可以获得许多有趣的应用。 例如，所有的程序教科书都会向初学者指出，要交换两个变量的值，必须要引入一个中间变量。但如果使用异或，就可以节约一个变量的存储空间： 设有A,B两个变量，存储的值分别为a，b，则以下三行表达式将互换他们的值 表达式 （值） ：

A=A XOR B (a XOR b)

B=B XOR A (b XOR a XOR b = a)

A=A XOR B (a XOR b XOR a = b)

类似地，该运算还可以应用在加密，数据传输，校验等等许多领域。

运用距离：

1-1000放在含有1001个元素的数组中，只有唯一的一个元素值重复，其它均只出现
一次。每个数组元素只能访问一次，设计一个算法，将它找出来；不用辅助存储空
间，能否设计一个算法实现？

解法一、显然已经有人提出了一个比较精彩的解法，将所有数加起来，减去1+2+…+1000的和。
这个算法已经足够完美了，相信出题者的标准答案也就是这个算法，唯一的问题是，如果数列过大，则可能会导致溢出。
解法二、异或就没有这个问题，并且性能更好。
将所有的数全部异或，得到的结果与1^2^3^…^1000的结果进行异或，得到的结果就是重复数。

但是这个算法虽然很简单，但证明起来并不是一件容易的事情。这与异或运算的几个特性有关系。
首先是异或运算满足交换律、结合律。
所以，1^2^…^n^…^n^…^1000，无论这两个n出现在什么位置，都可以转换成为1^2^…^1000^(n^n)的形式。

其次，对于任何数x，都有x^x=0，x^0=x。
所以1^2^…^n^…^n^…^1000 = 1^2^…^1000^(n^n)= 1^2^…^1000^0 = 1^2^…^1000（即序列中除了n的所有数的异或）。

令，1^2^…^1000（序列中不包含n）的结果为T
则1^2^…^1000（序列中包含n）的结果就是T^n。
T^(T^n)=n。
所以，将所有的数全部异或，得到的结果与1^2^3^…^1000的结果进行异或，得到的结果就是重复数。

当然有人会说，1+2+…+1000的结果有高斯定律可以快速计算，但实际上1^2^…^1000的结果也是有规律的，算法比高斯定律还该简单的多。

google面试题的变形：一个数组存放若干整数，一个数出现奇数次，其余数均出现偶数次，找出这个出现奇数次的数？

Code:

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

class Solution
{
public:
    int singleNumber(vector<int> &A)
    {
        int x = 0;
        for (int i = 0; i < A.size(); ++i)
        {
            x^=A[i];
        }
        return x;
    }


};

int main()
{
    vector<int> A={1,3,5,6,3,5,6,1,2};
    int n = A.size();
    Solution solution;
    cout<cout<0,bit_xor<int>())<return 0;
}

参考文章：
http://www.cnblogs.com/suoloveyou/archive/2012/04/25/2470292.html