с помощью деления по модулю 2, т.е. xor, для первого случая.

Как сказал Аноним, для нахождения одного непарного числа достаточно сложить все числа по модулю 2.

Для нахождения 2х непарных чисел потребуется массив из 64 (от 0 до 63 элемента) чисел.
Примем, что первое непарное число равно А, второе В. Операцию сложения по модулю 2 обозначим ^.
К i числу будем прибовлять по модулю 2 (xor) число, в котором i-ый бит равен 1. В итоге в каждом (i-ом) из чисел будет:
а) 0, если в А и В в i-ом бите 0
б) число А, если в А в i-ом бите 1, а в В - 0
в) число В, если в В в i-ом бите 1, а в А - 0
г) число А^В, если в А и В в i-ом бите 1 (в этом случае в (А^В) в i-ом бите будет 0)

Теперь проверяем каждое число. Если в i-ом числе в i-ом бите 1, то это непарное число. Если 0, то это число либо это 0, либо (А^В).

Возможно три случая:
а) Нашли два непарных числа - Profit
б) Нашли одно непарное число (пусть будет А) и (А^В). Тогда В = А ^ (А^В). Profit. Этот вариант возможен когда все единичные биты В содержатся в А.
в) Нашли одно непарное число, а остальные 0. Тогда В = 0.