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📜  两端等距元素可以最大化XOR子序列(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 14:48:53.708000             🧑  作者: Mango

两端等距元素可以最大化XOR子序列

在计算机科学中,XOR(异或)是一种常见的位运算符,它可用于加密算法和校验和计算等各种应用中。而最大化XOR子序列是一种常见的问题,此题中有许多不同的解决方案,这篇文章就来介绍其中的一种。

当我们有一个长度为 n 的数组 nums,我们可以选择其中任意一些元素组成一个子序列。我们定义 XOR 子序列的值为这个子序列中所有元素的异或值。现在,我们要最大化 XOR 子序列的值。

解决方案

假设我们有一个长度为 n 的数组 nums,那么我们可以将其从两端开始划分为两个长度为 n/2 的数组 nums1 和 nums2。令 a[i] 表示 nums1 中前 i 个元素的异或值,b[i] 表示 nums2 中后 i 个元素的异或值。现在我们要求的是从 nums1 和 nums2 中各选一个子序列,让它们的异或和最大。

我们假设我们已经找到了 nums1 中的一个子序列,令其异或和为 A,找到了 nums2 中的一个子序列,令其异或和为 B。现在我们还要找到 B 使得 A XOR B 最大。那么如何才能达到最优解呢?

我们来考虑一下这个问题的性质。如果我们将 B 中的每个元素的二进制每一位都取反(0 变成 1,1 变成 0),那么 B 的异或和就会变成 ~B(表示 B 的按位取反)。那么 A XOR ~B 可以理解为是 A 和 B 每一位都取反之后的异或和。这个异或和是不会大于 A XOR B 的。所以如果我们要达到最优解,就必须让 A XOR ~B 最大。

那么如何找到最优的 B 呢?我们可以在 nums2 中从右往左找,找到一个位置 i,使得 b[i] 与 A 的异或值最大。这个位置的下标即为最大化 XOR 子序列的解。

接着,我们分别计算出 nums1 和 nums2 中分别包含最优子序列的前缀异或值和后缀异或值,假设其分别是 pre1 和 su2。则最优解为 pre1 XOR su2。

代码实现

以下是这个算法的 Python 实现:

def get_maximum_xor_subsequence(nums):
    n = len(nums)
    mid = n // 2
    nums1, nums2 = nums[:mid], nums[mid:]
    a, b = [0], [0]
    for num in nums1:
        a.append(a[-1] ^ num)
    for num in nums2[::-1]:
        b.append(b[-1] ^ num)
    b.reverse()
    max_val = float('-inf')
    max_idx = -1
    for i in range(n - mid + 1):
        val = a[i] ^ b[i]
        if val > max_val:
            max_val = val
            max_idx = i
    pre1, su2 = a[max_idx], b[max_idx + 1]
    return pre1 ^ su2

总结

本文介绍了一种最大化 XOR 子序列的解决方案。这个算法的时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(n)。因此,当数据规模很大时,该算法是非常有效的。