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。
说明：
你的算法应该具有线性时间复杂度。 你可以不使用额外空间来实现吗？
示例 1:
输入: [2,2,1]
输出: 1
示例 2:
输入: [4,1,2,1,2]
输出: 4
来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/single-number
哈希表
这道题给了我们一个非空的整数数组，说是除了一个数字之外所有的数字都正好出现了两次，让我们找出这个只出现一次的数字。题目中让我们在线性的时间复杂度内求解，那么一个非常直接的思路就是使用 HashSet，利用其常数级的查找速度。遍历数组中的每个数字，若当前数字已经在 HashSet 中了，则将 HashSet 中的该数字移除，否则就加入 HashSet。这相当于两两抵消了，最终凡事出现两次的数字都被移除了 HashSet，唯一剩下的那个就是单独数字了，参见代码如下：
C++
class Solution {
public:
int singleNumber(vector<int>& nums) {
unordered_set<int> st;
for (int num : nums) {
if (st.count(num)) st.erase(num);
else st.insert(num);
}
return *st.begin();
}
};
Java
class Solution {
public int singleNumber(int[] nums) {
Set<Integer> st = new HashSet<>();
for (int num : nums) {
if (!st.add(num)) st.remove(num);
}
return st.iterator().next();
}
}
python
class Solution(object):
def singleNumber(self, nums):
hash_table = {}
for i in nums:
try:
hash_table.pop(i)
except:
hash_table[i] = 1
return hash_table.popitem()[0]
二进制
题目中让我们不使用额外空间来做，本来是一道非常简单的题，但是由于加上了时间复杂度必须是 O(n)，并且空间复杂度为 O(1)，使得不能用排序方法，也不能使用 HashSet 数据结构。那么只能另辟蹊径，需要用位操作 Bit Operation 来解此题。逻辑异或的真值表为：
| A | B | ⊕ |
|---|---|---|
| F | F | F |
| F | T | T |
| T | F | T |
| T | T | F |
由于数字在计算机是以二进制存储的，每位上都是0或1，如果我们把两个相同的数字异或，0与0 '异或' 是0，1与1 '异或' 也是0，那么我们会得到0。根据这个特点，我们把数组中所有的数字都 '异或' 起来，则每对相同的数字都会得0，然后最后剩下来的数字就是那个只有1次的数字。
C++
class Solution {
public:
int singleNumber(vector<int>& nums) {
int res = 0;
for (auto num : nums) res ^= num; // res=res^num
return res;
}
};
Java
class Solution {
public int singleNumber(int[] nums) {
int res = 0;
for (int num : nums) res ^= num;
return res;
}
}
python
class Solution(object):
def singleNumber(self, nums):
a = 0
for i in nums:
a ^= i
return a