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421 Maximum XOR of Two Numbers in an Array

Description

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Solution

异或操作的一个重要性质:a^b = c, 则有 a^c = b,且 b^c = a;

因此如果相求最大的c,可以把c设成1,看b存在不存在给定的数组当中

我们还需要用上一个异或的特性,假设a和b产生了最终的答案max,即a ^ b = x,那么根据异或的特性,a ^ x = b。同理,a和b的最高位(前n位)也有相同的性质。

先以最高位为例子,我们可以把所有的数字的最高位放到一个HashSet里面,然后使用1与set里面的所有数字进行异或,如果得出的结果仍然在set里面,那么最终结果的最高位必然为1,否则为0。也即,先假定结果为1,然后与set中所有数字异或,假定a与1异或得到结果b(a ^ 1 = b),而b仍然在set里面,那么说明set中有两个数字异或能得到1(a ^ b = 1)。否则,set中没有两个数字能够异或得到1,那么最终结果的最高位为1的假设失败,说明最终结果的最高位为0。以此类推可以得到第二位、第三位。。。的数字。

再做一下推广,我们将所有数字的前N位放到一个HashSet里面,然后使用之前N-1位得到的最大值前缀prefix与set里面的所有数字进行异或,如果得出的结果仍然在set中,那么第N位必然为1,否则为0。

举个例子,给定数组[14, 11, 7, 2],二进制表示分别为[1110, 1011, 0111, 0010]。题目说了,数字最长不会超过32位,所以应从i = 31开始,但是所有数字中最多位4位数,简单起见,我直接从最高位i=3开始


Code

O(n)

class Solution:
    def findMaximumXOR(self, nums: List[int]) -> int:
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: int
        """
        ans = mask = 0
        for x in range(32)[::-1]:
            mask += 1 << x
            prefixSet = set([n & mask for n in nums])
            temp = ans | 1 << x
            for prefix in prefixSet:
                if temp ^ prefix in prefixSet:
                    ans = temp
                    break
        return ans