ARTS 挑战打卡的第2天 --- Linux驱动与设备的匹配规则（Algorithm）

前言

（1）因为为了参加ARTS 挑战打卡，要求每周刷一道leetcode。作为一名嵌入式工程师，虽然也是搞软件的，但是对leetcode刷题方面强调的很少。
（2）毕竟还是做软件开发的，虽然嵌入式方向对这个强调比较少，还是刷一点简单的题目培养一下自己的思维。
（3）这到简单题做了我半个小时，最终击败5%的人。（苦笑）
（4）原题链接 ： https://leetcode.cn/problems/missing-number-lcci/

题目

（1）数组nums包含从0到n的所有整数，但其中缺了一个。请编写代码找出那个缺失的整数。你有办法在O(n)时间内完成吗？
（2）示例1

输入：[3,0,1]
输出：2

（3）示例2

输入：[9,6,4,2,3,5,7,0,1]
输出：8

思路1

（1）最开始的思路，毫无疑问采用冒泡排序。将这个无序的数组变成有序数列。然后将这个数组相邻两项相减，如果不为1，就返回中间这个数据。
（2）当时我是这样写的，最后没想到，提交上去，他给我玩骚操作，数组只有一个[0]，打我一个措手不及，最终输出结果要求是1，而我这里是-1。

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    int x,y,tmp;
    for(x=0 ; x<numsSize ; x++)
    {
        for(y=1 ; y<numsSize-x ; y++)
        {
            if(nums[y] < nums[y-1])
            {
                tmp = nums[y];
                nums[y] = nums[y-1];
                nums[y-1] = tmp;
            }
        }
    }
    for(x=1 ; x<numsSize ; x++)
    {
        if((nums[x] - nums[x-1]) != 1)
        {
            return nums[x] - 1;
        }
    }
    return -1;
}

（3）于是我更改策略，最后返回值是1。

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    int x,y,tmp;
    for(x=0 ; x<numsSize ; x++)
    {
		//...
    }
    for(x=1 ; x<numsSize ; x++)
    {
		//...
    }
    return 1;
}

（4）没想到，他又给我整出来了一波骚操作，输入数组为[1]。
（5）于是我就想如果数组只有一个值，就判断这个值是不是0。如果不是0就返回0，如果数组第一个值是0就返回1。

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    int x,y,tmp;
    for(x=0 ; x<numsSize ; x++)
    {
		//...
    }
    if(numsSize == 1 && nums[0] !=0)
        return 0;
    for(x=1 ; x<numsSize ; x++)
    {
		//...
    }
    return 1;
}

（6）然后没想到这串代码又出问题了，他给我[0,1]数组，最终返回的是一个1，但是要求的返回值是2。于是我知道，如果这个数组中间没有缺失整数，那么久就返回不存在与这个数组中，并且比他大的一个值。
（7）于是我继续调整，如果这个数组没有问题，就返回刚好比这个数组大1的值。

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    int x,y,tmp;
    for(x=0 ; x<numsSize ; x++)
    {
		//...
    }
	//...
    for(x=1 ; x<numsSize ; x++)
    {
		//...
    }
    return nums[x] + 1;
}

（8）之后就发现报错了。AddressSanitizer: heap-buffer-overflow on address
（9）这里涉及到一个C语言的小知识。首先执行表达式1，再执行判断表达式2，如果符合，则执行表达式4，否则，停止执行，最后执行表达式3。一开始我认为如果判断表达式2没有成功，表示式3和4都不会执行。现在才发现最基础的知识都搞错了。

for(表达式1;表达式2;表达式3){
  表达式4;
}

（10）因此，我又做了一次调整。让这个for循环的判断条件都改变一下。

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    int x,y,tmp;
    for(x=0 ; x<numsSize ; x++)
    {
		//...
    }
	//..
    for(x=0 ; x<numsSize-1 ; x++)
    {
        if((nums[x+1] - nums[x]) != 1)
        {
            return nums[x+1] - 1;
        }
    }
    return nums[x]+1;
}

（11）不出意外，又报错了。[1,2]的数组，实际上应该是要返回0的，但是我这里返回的是3。
（12）因此我做出了最后一次调整，只要排序之后的数组第一个值不是0，那么就会返回0。

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    int x,y,tmp;
    for(x=0 ; x<numsSize ; x++)
    {
		//...
    }
	if( nums[0] != 0)
		return 0;
    for(x=0 ; x<numsSize-1 ; x++)
    {
		//...
    }
    return nums[x]+1;
}

思路2

（1）虽然上面的代码成功运行了。但是通过复杂度计算，发现上面这个复杂度是O(N^2)。
（2）此时我就感觉方法不行，后面看了别人的思路之后，发现可以将所有的0到N加到一起为ret1，而数组的值都加起来， 是ret2。最终让ret1-ret2。

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    long int i,nums_sum=0,need_sum=0;
    for(i=0 ; i<numsSize ; i++)
    {
        nums_sum += nums[i];
        need_sum += i;
    }
    return need_sum - nums_sum;
}

（3）后面运行之后发现，结果永远是1。
（4）经过简单的思考之后发现，如果你是缺少了某一项，那么need_sum要比nums_sum多加一个数字，所以for结束之后，need_sum还需要进行一次加法。

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    int i;
    long int nums_sum=0,need_sum=0;
    for(i=0 ; i<numsSize ; i++)
    {
        nums_sum += nums[i];
        need_sum += i;
    }
    need_sum += i;
    return need_sum - nums_sum;
}

思路3

（1）正常来说，上面的方法已经很好了。但是我们是不是再换一个思路呢？
（2）我们需要知道C语言有一个东西，叫做异或^。如果一个数，被偶数次异或 ^，那么就会被消除。
（3）因此，我们可以让x进行异或操作，最终异或剩下来的值就是被忽略的值。
（4）这个方法相比较上面那个，节约了一点点空间，从时间复杂度上并没有提升。

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    int x=0,i;
    for(i=0 ; i<numsSize ; i++)
    {
        x ^= i;
        x ^= nums[i];
    }
    x ^= i;
    return x;
}

总结

被偶数次异或 ^，相当于什么都没有发生。我们要积极利用这一条规则。