给出了一个包含正整数的大小为 n (n<=50) 的数组。="" 您必须将数组分成="">=50)>k 个连续的子数组,以使所有子数组总和的按位 AND 最大化。
例如对于 array=[30,15,26,16,21] 和 k=3,考虑所有分区:
最大值是 16,所以这个数组的答案是 16。
除了蛮力,我没有别的想法。请帮忙。
static void findMaxAND(int[] arr,int k){
if (k>arr.length){
System.out.println(0);
return;
}
int n=arr.length;
int[] parSum=new int[n];
parSum[0]=arr[0];
for (int i=1;i<n;i++){
parSum[i]+=parSum[i-1]+arr[i];
}
int upperSum=parSum[n-1]/k;
int upperBit=(int)Math.floor((Math.log10(upperSum)/Math.log10(2)));
partitions=new ArrayList<>();
while (true){
int min=(int)Math.pow(2,upperBit);
check(arr,min,-1,new ArrayList<>(),1,k);
if (!partitions.isEmpty()){
int maxAND=Integer.MIN_VALUE;
for (List<Integer> partiton:partitions){
partiton.add(n-1);
int innerAND=parSum[partiton.get(0)];
for (int i=1;i<partiton.size();i++){
innerAND&=(parSum[partiton.get(i)]-parSum[partiton.get(i-1)]);
}
maxAND=Math.max(maxAND,innerAND);
}
System.out.println(maxAND);
break;
}
upperBit--;
}
}
private static List<List<Integer>> partitions;
static void check(int[] arr,int min,int lastIdx,List<Integer> idxs,int currPar,int k){
int sum=0;
if (currPar==k){
if (lastIdx>=arr.length-1){
return;
}
int i=lastIdx+1;
while (i<arr.length){
sum+=arr[i];
i++;
}
if ((sum&min)!=0){
partitions.add(new ArrayList<>(idxs));
}
}
if (currPar>k||lastIdx>=(arr.length-1)){
return;
}
sum=0;
for (int i=lastIdx+1;i<arr.length;i++){
sum+=arr[i];
if ((sum&min)!=0){
idxs.add(i);
check(arr,min,i,idxs,currPar+1,k);
idxs.remove(idxs.size()-1);
}
}
}
它可以工作,但是时间复杂度太差了。
最佳答案
下面是一个非递归动态编程解决方案(在 JavaScript 中,尽管将其移植到 Java 应该非常简单)。它的工作方式与 user3386109 的评论和 גלעד ברקן 的回答所建议的方式类似,但我不确定它是否完全相同。 (当我对其进行测试时,它的表现比 גלעד ברקן 的回答要好得多,但这可能是由于实现上的细微差异,而不是有意义的概念差异。)
它的整体复杂度是最坏情况下的 O(n2kb) 时间和 O (nk) 额外空间,其中 b 是要尝试的位数——我只是将其硬编码为下面的 31,尽管在实践中表现得很好如果需要,您可以通过排除更大的数字来优化它。 (注意,我在这里假设加法和按位与是 O(1)。如果我们必须支持真的大数,那么实际的最坏情况时间复杂度将是 O(n2kb2).)
有关详细信息,请参阅代码注释。
function f(array, numSegments) {
const n = array.length;
const maxBit = (1 << 30); // note: can improve if desired
if (numSegments > n) {
throw 'Too many segments.';
}
/* prefixSums[i] will be the sum of array[0..(i-1)], so that
* the sum of array[i..j] will be prefixSums[j+1]-prefixSums[i].
* This is a small optimization and code simplification, but the
* same asymptotic complexity is possible without it.
*/
const prefixSums = [];
prefixSums[0] = 0;
for (let i = 1; i <= n; ++i) {
prefixSums.push(prefixSums[i-1] + array[i-1]);
}
/* bestKnownBitmask will be the result -- the best bitmask that we
* could achieve. It will grow by one bit at a time; for example,
* if the correct answer is binary 1011, then bestKnownBitmask will
* start out as 0000, then later become 1000, then later 1010, and
* finally 1011.
*/
let bestKnownBitmask = 0;
/* startIndices[seg] will be a list of start-indices where
* it's possible to divide the range from such a start-index to
* the end of the array into 'seg' segments whose sums all satisfy
* a given bitmask condition.
*
* In particular, startIndices[0] will always be [n], because the
* only way to get zero segments is to have zero elements left; and
* startIndices[numSegments][0] will always be 0, because we only
* keep a bitmask condition if we successfully found a way to
* partition the entire array (0..(n-1)) into 'numSegments' segments
* whose sums all satisfied it.
*/
let startIndices = [];
startIndices.push([n]);
for (let seg = 1; seg <= numSegments; ++seg) {
startIndices.push([]);
for (let i = numSegments - seg; i <= n - seg; ++i) {
startIndices[seg].push(i);
}
}
for (let currBit = maxBit; currBit > 0; currBit >>= 1) {
const bitmaskToTry = (bestKnownBitmask | currBit);
const tmpStartIndices = startIndices.map(row => []); // empty copy
tmpStartIndices[0].push(n);
for (let seg = 1; seg <= numSegments; ++seg) {
for (const startIndex of startIndices[seg]) {
for (const nextIndex of tmpStartIndices[seg-1]) {
if (nextIndex <= startIndex) {
continue;
}
const segmentSum = prefixSums[nextIndex] - prefixSums[startIndex];
if ((segmentSum & bitmaskToTry) === bitmaskToTry) {
tmpStartIndices[seg].push(startIndex);
break;
}
}
}
}
if (tmpStartIndices[numSegments].length > 0
&& tmpStartIndices[numSegments][0] === 0) {
// success!
bestKnownBitmask = bitmaskToTry;
startIndices = tmpStartIndices;
}
}
return bestKnownBitmask;
}
function runFunctionAndLogResult(array, numSegments) {
let startTime = performance.now();
let result = f(array, numSegments);
let endTime = performance.now();
console.log(
'array = [' + array.join(', ') + ']\n' +
'k = ' + numSegments + '\n' +
'result = ' + result + '\n' +
'time = ' + (endTime - startTime) + ' ms'
);
}
runFunctionAndLogResult(
[ 25, 40, 45, 69, 26, 13, 49, 49, 84, 67, 30, 22, 43, 82, 2, 95, 96, 63, 78, 26, 95, 57, 80, 8, 85, 23, 64, 85, 12, 66, 74, 69, 9, 35, 69, 89, 34, 2, 60, 91, 79, 99, 64, 57, 52, 56, 89, 20, 8, 85 ],
12
);
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