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📜  最小化具有给定矩阵中存在的所有对的按位与的数组的总和(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 14:55:20.738000             🧑  作者: Mango

介绍

本题是一个关于矩阵的问题,主要是要求给定一个矩阵,找出所有对的按位与的数组的总和,并将其最小化。本文将会介绍该问题的详细描述以及一种可行的解决方案。

问题描述

给定矩阵$A$,其中$A_{i,j}$ 表示矩阵中的第$i$行和第$j$列的元素。请找出所有的下标对$(i,j)$,并且对于任意的对$(i,j)$,计算$A_{i,j}$与$A_{k,l}$之间的按位与($i \neq k$ 或 $j \neq l$),将结果求和,并将其最小化。

解决方案

一般来说,在处理这样的问题时,我们需要想到暴力或者动态规划等更为高效的解决方案。在这个问题中,我们可以考虑使用动态规划的思想来解决。

具体来说,我们可以定义一个$dp$数组,其中$dp_{i,j}$表示当我们选取下标对$(i,j)$时,所得到的总和的最小值。由于每个下标对($i,j$)都应满足$i \neq k$或$j \neq l$,因此我们可以考虑在每个状态($i,j$)下,只选择与其不同行和不同列的元素。也就是说,在转移时,对于每个$dp_{i,j}$,我们只需考虑行下标或列下标与其不同的元素,即

$$dp_{i,j} = \min\limits_{k \not =i,l \not = j}{dp_{k,l} + A_{i,j} & A_{k,l}}$$

其中$A_{i,j} & A_{k,l}$表示元素$A_{i,j}$和$A_{k,l}$之间的按位与运算。

对于初始状态,我们可以将$dp_{i,j}$初始化为$0$,因为当我们选择一个下标对时,总和一定大于等于$0$。

最终的答案即为$dp_{i,j}$的总和,即$\sum_{i,j}dp_{i,j}$。

代码实现

以下为该算法的伪代码实现:

dp = [[0 for _ in range(n)] for _ in range(n)]

for i in range(n):
    for j in range(n):
        dp[i][j] = float("inf")
        for k in range(n):
            if k != i:
                for l in range(n):
                    if l != j:
                        dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[k][l] + A[i][j] & A[k][l])

ans = 0
for i in range(n):
    for j in range(n):
        ans += dp[i][j]
print(ans)

注意:伪代码中的n表示矩阵的大小,A[i][j] & A[k][l]表示两个元素之间的按位与操作。

总结

以上就是关于最小化具有给定矩阵中存在的所有对的按位与的数组的总和的介绍和解决方案。该问题可以使用动态规划的方法来解决,通过状态转移方程和初始状态的设定,可以得到最终的答案。