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C++数组怎么找出缺失的那个数字

小磊小哥_8967

小磊小哥_8967

发布时间:2026-09-23 20:16:36

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来源于php中文网

原创

异或法最快最省空间,适用于0到n缺一个数的情形:初始化res为n,再将下标i与nums[i]逐个异或,最终res即缺失数;其他情况需用哈希集合或二分查找。

c++数组怎么找出缺失的那个数字

用异或运算找缺失数字最省事

如果数组是 0n 的连续整数中恰好缺一个,且其他数字不重复、不越界,直接用异或就能在 O(n) 时间、O(1) 空间内搞定。原理是 a ^ a == 0a ^ 0 == a,把所有下标和所有值一起异或,成对的全消掉,只剩那个没出现的数。

实操写法:

int missingNumber(vector<int>& nums) {
    int n = nums.size();
    int res = n; // 先异或上 n,因为下标只到 n-1
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        res ^= i ^ nums[i];
    }
    return res;
}
  • 别漏掉 n:数组长度为 n,完整范围是 0..n(共 n+1 个数),所以初始值设为 n
  • 不要先算总和再减——可能溢出,尤其用 int 存大数组时
  • 异或不依赖顺序,也不怕中间有负数(只要题目允许负数输入,但常规题默认非负)

当数组不是从 0 开始或范围不固定时

比如给的是 [3, 4, 5, 7],缺 6,这时不能直接套异或。得先确认“该有哪些数”。常见做法是排序后线性扫,或用哈希集合记录已出现的数。

unordered_set 最直观:

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int findMissing(const vector<int>& arr) {
    if (arr.empty()) return 0;
    unordered_set<int> seen(arr.begin(), arr.end());
    int minVal = *min_element(arr.begin(), arr.end());
    int maxVal = *max_element(arr.begin(), arr.end());
    for (int x = minVal; x <= maxVal; x++) {
        if (seen.find(x) == seen.end()) return x;
    }
    // 如果没找到,说明缺的是边界外的数,按需返回 minVal-1 或 maxVal+1
    return maxVal + 1;
}
  • 时间复杂度 O(n),但空间要 O(n)
  • 注意边界:缺的数可能不在 [minVal, maxVal] 内,比如 [1,2,3]04,得看题目定义
  • 如果数组已排序,就别建 set 了,直接双指针或二分更省空间

用二分查找加速(仅限已排序且等差)

如果数组已升序排列,且本应是公差为 1 的等差序列(如 0,1,2,3,4,5),那么缺失位置必然导致“下标 ≠ 值”的第一个点。此时可用二分把时间压到 O(log n)

关键判断逻辑:

int missingNumberSorted(const vector<int>& nums) {
    int left = 0, right = nums.size() - 1;
    while (left < right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (nums[mid] != mid) {
            right = mid;
        } else {
            left = mid + 1;
        }
    }
    return left; // 最终 left 就是缺失值(因为下标即应有值)
}
  • 这个解法严格依赖“原序列从 0 开始、公差为 1”,否则 nums[mid] != mid 这个条件不成立
  • 别忘了检查边界:若全程 nums[i] == i,说明缺的是最后一个数,即 nums.size()
  • 实际调用前务必确认输入是否已排序,否则结果完全不可靠

容易被忽略的边界情况

很多实现在线上跑不过,往往栽在这些地方:

  • 空数组:vector<int>{},按题意可能返回 0 或报错,得看约束
  • 单元素数组:[0]1[1]0,异或写法里 n == 1,初始 res = 1,再异或 0 ^ 0 → 结果是 1,正确;但手动枚举时容易漏判
  • 数据类型溢出:用 long long 算总和虽稳,但不如异或干净;C++ 中 size_tint 混用可能触发隐式转换警告
  • 题目没说“只缺一个”,但代码假定只缺一个——遇到多个缺失,所有上述方法都会失效

最稳妥的做法,是先读清题干里关于输入范围、缺失个数、起始值的描述,再选对应解法。异或最快最安全,但适用场景最窄;set 最通用,但费内存;二分最快但限制最多。

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