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📜  M的最大可能值,不超过N,且它们之间的按位OR和XOR相等(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:33:04.815000             🧑  作者: Mango

M的最大可能值,不超过N,且它们之间的按位OR和XOR相等

在该问题中,我们需要找到在N以内的最大值M,使得从1到M的所有数字的按位OR和按位XOR相等。

思路

我们需要考虑使用位运算进行处理。

为了找到M的最大可能值,我们可以从高位向低位逐个确定M的每个比特位。我们从最高位开始,尝试将M的这个比特位设为1。然后,检查所有小于等于M的数的按位OR和按位XOR是否相等。如果相等,那么我们可以递归解决接下来的比特位。如果不等,我们需要将M的这个比特位设为0,然后尝试下一个比特位。

我们可以使用一个递归函数来处理这个问题,每次调用时,我们都需要传递M所有比特位的状态(即哪些比特位被确定为1,哪些比特位被确定为0)以及最大可能值N。

代码

以下是Python代码的实现:

def find_max_M(N):
    """
    Find the maximum M <= N such that the bitwise OR and XOR of all
    numbers from 1 to M are equal.
    """
    # Compute the maximum number of bits required to represent N.
    n_bits = 0
    temp = N
    while temp > 0:
        n_bits += 1
        temp >>= 1

    # Use a recursive function to find the maximum M.
    return _find_max_M(0, N, 0, n_bits, 0, 0)


def _find_max_M(M, N, bits_on, n_bits, or_sum, xor_sum):
    """
    Helper function for find_max_M.
    """
    # Base case: we have set all n_bits bits in M.
    if bits_on == n_bits:
        # Check if the bitwise OR and XOR of all numbers from 1 to M are equal.
        if or_sum == xor_sum:
            return M
        else:
            return M - 1

    # Try setting the next bit to 1.
    M_1 = M | (1 << (n_bits - bits_on - 1))
    if M_1 <= N:
        # Compute the new OR and XOR sums.
        or_sum_1 = or_sum | M_1
        xor_sum_1 = xor_sum ^ M_1

        # Recursively try setting the next bit.
        result_1 = _find_max_M(M_1, N, bits_on + 1, n_bits, or_sum_1, xor_sum_1)
        if result_1 >= M_1:
            return result_1

    # Try setting the next bit to 0.
    M_0 = M
    # Compute the new OR and XOR sums.
    or_sum_0 = or_sum | M_0
    xor_sum_0 = xor_sum ^ M_0

    # Recursively try setting the next bit.
    return _find_max_M(M_0, N, bits_on + 1, n_bits, or_sum_0, xor_sum_0)
时间复杂度

该算法的时间复杂度为O(n_bits * 2^n_bits),其中n_bits为N的二进制表示中的比特数。这是因为我们需要逐个检查M的每个比特位,并且对于每个比特位,我们需要尝试将其设为0和1。总共有n_bits个比特位,并且每个比特位有2种可能的取值。

空间复杂度

该算法的空间复杂度为O(n_bits),其中n_bits为N的二进制表示中的比特数。这是因为我们需要保存M所有比特位的状态。