追寻最优美的代码 leetcode 421. 数组中两个数的最大异或值

Posted 2021-06-02 深林无鹿

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题目难度：中等
题目描述：
给你一个整数数组 nums ，返回 nums[i] XOR nums[j] 的最大运算结果，其中 0 ≤ i ≤ j < n 。

进阶：你可以在 O(n) 的时间解决这个问题吗？

n2暴力：

class Solution {
    public int findMaximumXOR(int[] nums) {
        int ans = 0;
        for (int i = 0 ; i < nums.length ; i ++) {
            for (int j = i + 1 ; j < nums.length ; j ++) {
                ans = Math.max(ans, nums[i] ^ nums[j]);
            }
        }
        return ans;
    }
}

官解：
一、nlogC哈希表
思路

class Solution {
    // 最高位的二进制位编号为 30
    static final int HIGH_BIT = 30;

    public int findMaximumXOR(int[] nums) {
        int x = 0;
        for (int k = HIGH_BIT; k >= 0; --k) {
            Set<Integer> seen = new HashSet<Integer>();
            // 将所有的 pre^k(a_j) 放入哈希表中
            for (int num : nums) {
                // 如果只想保留从最高位开始到第 k 个二进制位为止的部分
                // 只需将其右移 k 位
                seen.add(num >> k);
            }

            // 目前 x 包含从最高位开始到第 k+1 个二进制位为止的部分
            // 我们将 x 的第 k 个二进制位置为 1，即为 x = x*2+1
            int xNext = x * 2 + 1;
            boolean found = false;
            
            // 枚举 i
            for (int num : nums) {
                if (seen.contains(xNext ^ (num >> k))) {
                    found = true;
                    break;
                }
            }

            if (found) {
                x = xNext;
            } else {
                // 如果没有找到满足等式的 a_i 和 a_j，那么 x 的第 k 个二进制位只能为 0
                // 即为 x = x*2
                x = xNext - 1;
            }
        }
        return x;
    }
}

作者：LeetCode-Solution
链接：https://leetcode-cn.com/problems/maximum-xor-of-two-numbers-in-an-array/solution/shu-zu-zhong-liang-ge-shu-de-zui-da-yi-h-n9m9/
来源：力扣（LeetCode）
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

方法二、nlogC 字典树
思路

细节

由于字典树中的每个节点最多只有两个子节点，分别表示 00 和 11，因此本题中的字典树是一棵二叉树。在设计字典树的数据结构时，我们可以令左子节点 \\textit{left}left 表示 00，右子节点 \\textit{right}right 表示 11。

class Solution {
    // 字典树的根节点
    Trie root = new Trie();
    // 最高位的二进制位编号为 30
    static final int HIGH_BIT = 30;

    public int findMaximumXOR(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int x = 0;
        for (int i = 1; i < n; ++i) {
            // 将 nums[i-1] 放入字典树，此时 nums[0 .. i-1] 都在字典树中
            add(nums[i - 1]);
            // 将 nums[i] 看作 ai，找出最大的 x 更新答案
            x = Math.max(x, check(nums[i]));
        }
        return x;
    }

    public void add(int num) {
        Trie cur = root;
        for (int k = HIGH_BIT; k >= 0; --k) {
            int bit = (num >> k) & 1;
            if (bit == 0) {
                if (cur.left == null) {
                    cur.left = new Trie();
                }
                cur = cur.left;
            }
            else {
                if (cur.right == null) {
                    cur.right = new Trie();
                }
                cur = cur.right;
            }
        }
    }

    public int check(int num) {
        Trie cur = root;
        int x = 0;
        for (int k = HIGH_BIT; k >= 0; --k) {
            int bit = (num >> k) & 1;
            if (bit == 0) {
                // a_i 的第 k 个二进制位为 0，应当往表示 1 的子节点 right 走
                if (cur.right != null) {
                    cur = cur.right;
                    x = x * 2 + 1;
                } else {
                    cur = cur.left;
                    x = x * 2;
                }
            } else {
                // a_i 的第 k 个二进制位为 1，应当往表示 0 的子节点 left 走
                if (cur.left != null) {
                    cur = cur.left;
                    x = x * 2 + 1;
                } else {
                    cur = cur.right;
                    x = x * 2;
                }
            }
        }
        return x;
    }
}

class Trie {
    // 左子树指向表示 0 的子节点
    Trie left = null;
    // 右子树指向表示 1 的子节点
    Trie right = null;
}

作者：LeetCode-Solution
链接：https://leetcode-cn.com/problems/maximum-xor-of-two-numbers-in-an-array/solution/shu-zu-zhong-liang-ge-shu-de-zui-da-yi-h-n9m9/
来源：力扣（LeetCode）
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。