请设计一道有题目背景考察线性基和高斯消元的编程问题不少于500字
题目背景:
小明是一名程序员,他正在为一款新的游戏编写代码。这个游戏中有一个关卡,要求玩家找出一个长度为N的数组中的最大异或和。小明已经写出了一个暴力算法,但是效率很低,他想用线性基和高斯消元的方法来优化算法。
问题描述:
给定一个长度为N的数组A,找出A中任意两个不同元素异或和的最大值。
输入格式:
第一行包含一个整数N,表示数组A的长度。
第二行包含N个整数,表示数组A中的元素。
输出格式:
输出一个整数,表示A中任意两个不同元素异或和的最大值。
数据范围:
1<=N<=10^5
1<=A[i]<=10^9
题目分析:
异或运算有一个很重要的性质:任何一个数异或上另一个数,再异或上那个数,结果仍然是原数。这个性质可以用于线性基的构建。
线性基是一组线性无关的数,可以用来表示一组数的异或和。由于线性基中的数两两异或后依然在线性基中,所以我们可以用线性基来表示一组数的所有异或和。
高斯消元是一种求解线性方程组的方法,我们可以用它来求解线性基的系数。线性基中的每个数都可以看作是一个二进制位上的系数,而线性基的异或和则是方程组的解。
根据异或运算的性质,我们可以将任意两个数的异或和表示成一组线性基的异或和。因此,我们可以先用线性基求出A中所有数的异或和,再用高斯消元求出任意两个数的异或和的最大值。
代码实现:
1.构建线性基
#define N 100010
int n; int a[N], b[N]; int tr[31], idx;
void insert(int x) { for (int i = 30; i >= 0; i -- ) if (x >> i & 1) { if (!tr[i]) { tr[i] = x; idx ++ ; return; } x ^= tr[i]; } }
2.求解异或和
int ans;
for (int i = 30; i >= 0; i -- ) if (ans >> i & 1) ans ^= tr[i]; else if (tr[i]) ans ^= tr[i];
3.高斯消元
for (int i = 30; i >= 0; i -- ) for (int j = i - 1; j >= 0; j -- ) if (tr[i] >> j & 1) tr[i] ^= tr[j];
4.求解最大异或和
for (int i = 30; i >= 0; i -- ) if (ans >> i & 1) ans ^= tr[i]; else if (tr[i]) ans ^= tr[i];
完整代码
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