Datawhale-python-Task01：变量、运算符、数据类型及位运算

Task01部分自己没注意到的点

1、is,is not对比的是两个变量的内存地址，==，！=对比的是两个变量的值。
假如比较的两个变量，指向的都是地址不可变的类型（str等），那么is,is not和==，！=是完全等价的。
假如对比的两个变量，指向的是地址可变的类型（list,dict,tuple等），则两则是有区别的。
eg：比较的两个变量均指向不可变类型
a = "hello"
b = "hello"
print(a is b,a==b)

True True

比较的两个变量均指向可变类型
a = ["hello"]
b = ["hello"]
print(a is b,a==b)

False True

2、运算符的优先级
1)、一元运算符优于二元运算符。如正负号。
2)、先算术运算，后移位运算，最后位运算。例如1<<3+2 & 7等价于(1<<(3+2)) & 7。
3)、逻辑运算最后结合。
eg:
print(-3 ** 2) # -9
print(3 ** -2) # 0.111111111111111
print(-3 * 2 + 5 / -2 -4) # -12.5
print(3<4 and 4<5) #True
3、利用位运算实现整数集合
一个数的二进制表示可以看作是一个集合（0表示不在集合中，1表示在集合中）。
比如集合{1,3,4,8}，可以表示成01 00 01 10 10而对应的位运算也就可以看作是对集合进行的操作。

图片.png

关于很大的整数怎么表示：
uint 是32为的 能够表达 0~31 这样表示集合 可以节省内存。而且利用位运算可以进行 集合的交集 并集 差集等运算。
用 uint[] 的数组来处理就好。 比如最大的数是60，用两个无符号整数就可以了。

2、练习题

leetcode习题136，只出现一次的数字。
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。

解题思路：
如果没有时间复杂度和空间复杂度的限制，这道题有很多中解法，可能的解法有如下几种：
1、使用集合存储数字。遍历数组中的每个数字，如果集合中没有该数字，则将该数字加入集合，如果集合中已经有该数字，则将该数字从集合中删除，最后剩下的数字就是只出现一次的数字。
2、使用哈希表存储每个数字和该数字出现的次数。遍历数组即可得到每个数字出现的次数，并更新哈希表，最后遍历哈希表，得到出现一次的数字。
3、使用集合存储数组中出现的所有数字，并计算数组中的元素之和。由于集合保证元素无重复因此计算集合中的所有元素之和的两倍，即为每个元素出现两次的情况下的元素之和。由于数组中只有一个元素出现一次，其余元素都出现两次，因此用集合中的元素之和的两倍减去数组中的元素之和，剩下的数就是数组中只出现一次的数字。

上述三种解法都需要额外的使用O(n)的空间，其中n是数组长度。如果要求使用线性时间复杂度和常数空间复杂度，上述三种解法显然都不满足要求。那么只能运用位运算。而且是用⊕，异或。

异或运算有以下三个性质：
1)、任何数和0做异或运算，结果仍然是原来的数，即a⊕0=a
2)、任何数和其自身做异或运算，结果是0，即a⊕a=0
3)、异或运算满足交换律和结合律，即a⊕b⊕a=b⊕a⊕a=b⊕(a⊕a)=b⊕0=b
代码如下：
class Solution:
def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
ans = 0
for i in nums:
ans^=i
return ans

复杂度分析：时间复杂度：O(n),其中n是数组长度。只需要对数组遍历一次。
空间复杂度：O(1)