LeetCode 268.丢失的数字

给定一个包含 [0, n] 中 n 个数的数组 nums ,找出 [0, n] 这个范围内没有出现在数组中的那个数。


示例 1:

输入:nums = [3,0,1]
输出:2
解释:n = 3,因为有 3 个数字,所以所有的数字都在范围 [0,3] 内。2 是丢失的数字,因为它没有出现在 nums 中。
示例 2:

输入:nums = [0,1]
输出:2
解释:n = 2,因为有 2 个数字,所以所有的数字都在范围 [0,2] 内。2 是丢失的数字,因为它没有出现在 nums 中。
示例 3:

输入:nums = [9,6,4,2,3,5,7,0,1]
输出:8
解释:n = 9,因为有 9 个数字,所以所有的数字都在范围 [0,9] 内。8 是丢失的数字,因为它没有出现在 nums 中。
示例 4:

输入:nums = [0]
输出:1
解释:n = 1,因为有 1 个数字,所以所有的数字都在范围 [0,1] 内。1 是丢失的数字,因为它没有出现在 nums 中。


Python

将从0到n的全部整数之和记为total,根据高斯求和公式,有:
将数组nums的元素之和记为arrSum,则arrSum比total少了丢失的一个数字,因此丢失的数字即为total与arrSum之差。

class Solution:
    def missingNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        n = len(nums)
        total = n * (n + 1) // 2
        arrSum = sum(nums)
        return total - arrSum

将数组排序之后,即可根据数组中每个下标处的元素是否和下标相等,得到丢失的数字。

class Solution:
    def missingNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        nums.sort()
        for i, num in enumerate(nums):
            if num != i:
                return i
        return len(nums)

首先遍历数组 nums,将数组中的每个元素加入哈希集合,然后依次检查从 0 到 n 的每个整数是否在哈希集合中,不在哈希集合中的数字即为丢失的数字。

class Solution:
    def missingNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        s = set(nums)
        for i in range(len(nums) + 1):
            if i not in s:
                return i

位运算
数组 nums 中有 n 个数,在这 nn 个数的后面添加从 0 到 n 的每个整数,则添加了 n+1 个整数,共有2n+1 个整数。

在2n+1 个整数中,丢失的数字只在后面 n+1 个整数中出现一次,其余的数字在前面 n 个整数中(即数组中)和后面n+1 个整数中各出现一次,即其余的数字都出现了两次。

根据出现的次数的奇偶性,可以使用按位异或运算得到丢失的数字。按位异或运算 ⊕ 满足交换律和结合律,且对任意整数 x 都满足x⊕x=0 和x⊕0=x。

由于上述 2n+1 个整数中,丢失的数字出现了一次,其余的数字都出现了两次,因此对上述 2n+1 个整数进行按位异或运算,结果即为丢失的数字。

class Solution:
    def missingNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        xor = 0
        for i, num in enumerate(nums):
            xor ^= i ^ num
        return xor ^ len(nums)
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