📜  查找给定集合的最大子集XOR(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 14:55:36.166000             🧑  作者: Mango

查找给定集合的最大子集XOR

给定一个集合,找到该集合的一个子集,使得该子集的XOR值最大。 XOR是指异或运算,即按二进制位比较两个数,相同则为0,不同则为1。

解题思路
暴力枚举

首先考虑暴力枚举所有子集,计算它们的XOR值,再选出最大值。但是,该方法时间复杂度为O(2^n * n),当集合大小很大时,无法接受。

Trie树

Trie树可以用于高效地计算集合中任意两个数的XOR值。对于集合中的每个数,建立一个Trie,将该数插入到Trie树中。插入一个数时,我们从根节点开始,若该数的二进制表示在第i位上是0,则向左走;否则,向右走。同时,需要记录当前节点被多少个数使用,即该节点代表的二进制位上为1的个数。这样,对于两个数a和b,它们的XOR值为a^b,可以在Trie树上寻找一个路径,使得该路径所经过的节点中代表的二进制位上为1的个数恰好为奇数个,这样该路径所代表的二进制数就是a^b。

接下来,我们可以使用Trie树来寻找集合的最大子集XOR,具体步骤如下:

  1. 将集合中的每个数插入到Trie树中。

  2. 对于每个节点,计算该节点的两个子树中代表的XOR值的最大值。如果该节点被至少两个数使用,则可以将该节点与其父节点的XOR值计入考虑,计算得到该节点作为根节点的子树中,最大的XOR值。

  3. 在Trie树上遍历,寻找所有满足条件的路径,这些路径经过了奇数个代表二进制位上为1的节点,其余节点为0。同时,需要排除重复的路径,即不能两个子集完全相同,因为异或一遍后会得到0。

  4. 在所有满足条件的路径中,选取XOR值最大的子集作为答案。

该方法的时间复杂度为O(n * log(Max)),其中n为集合大小,Max为集合中最大的数的二进制位数。

代码实现

以下是使用Python实现Trie树的代码:

class TrieNode:
    def __init__(self):
        self.left = None
        self.right = None
        self.count = 0
        
class Trie:
    def __init__(self):
        self.root = TrieNode()
        
    def insert(self, num):
        node = self.root
        for i in range(31, -1, -1):
            bit = (num >> i) & 1
            if bit == 0:
                if not node.left:
                    node.left = TrieNode()
                node = node.left
            else:
                if not node.right:
                    node.right = TrieNode()
                node = node.right
            node.count += 1
    
    def getMaxXOR(self, num):
        node = self.root
        res = 0
        for i in range(31, -1, -1):
            bit = (num >> i) & 1
            if bit == 0:
                if node.right and node.right.count > 0:
                    node = node.right
                    res |= (1 << i)
                else:
                    node = node.left
            else:
                if node.left and node.left.count > 0:
                    node = node.left
                    res |= (1 << i)
                else:
                    node = node.right
        return res

def findMaxSubsetXOR(nums):
    trie = Trie()
    for num in nums:
        trie.insert(num)
    ans = 0
    for num in nums:
        ans = max(ans, trie.getMaxXOR(num))
    return ans

以上是寻找最大子集XOR的完整解法,具有一定的时间和空间优化空间。