xor幻方

fnx2tebb  于 2021-07-13  发布在  Java
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问题是:

在一个尺寸为m x n的神奇矩形中,每个条目都是行和列的异或,索引为零。示例(8 x 5):

0 1 2 3 4 5 6 7
1 0 3 2 5 4 7 6
2 3 0 1 6 7 4 5
3 2 1 0 7 6 5 4
4 5 6 7 0 1 2 3

我需要找到每个项目的总和,然而,暴力强迫将不工作的投入范围在100万美元。

我目前的工作:

我发现,对于一个m x n矩阵,其中m或n是2的幂,你可以计算出sum\u range(0,m-1)*n,其中sum range只是把第一个和第二个输入之间的每个数字相加。
当m和n都不是2的幂时,事情就变得有趣了。
可以将mxn矩形拆分为一个由两个次幂的子mxn矩形组成的矩形,如下所示:(15x15)

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 | 8, 9, 10, 11 | 12, 13 | 14 | 
1, 0, 3, 2, 5, 4, 7, 6 | 9, 8, 11, 10 | 13, 12 | 15 | 
2, 3, 0, 1, 6, 7, 4, 5 | 10, 11, 8, 9 | 14, 15 | 12 | 
3, 2, 1, 0, 7, 6, 5, 4 | 11, 10, 9, 8 | 15, 14 | 13 | 
4, 5, 6, 7, 0, 1, 2, 3 | 12, 13, 14, 15 | 8, 9 | 10 | 
5, 4, 7, 6, 1, 0, 3, 2 | 13, 12, 15, 14 | 9, 8 | 11 | 
6, 7, 4, 5, 2, 3, 0, 1 | 14, 15, 12, 13 | 10, 11 | 8 | 
7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 | 15, 14, 13, 12 | 11, 10 | 9 | 
----------------------------------------------------
8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 | 0, 1, 2, 3 | 4, 5 | 6 | 
9, 8, 11, 10, 13, 12, 15, 14 | 1, 0, 3, 2 | 5, 4 | 7 | 
10, 11, 8, 9, 14, 15, 12, 13 | 2, 3, 0, 1 | 6, 7 | 4 | 
11, 10, 9, 8, 15, 14, 13, 12 | 3, 2, 1, 0 | 7, 6 | 5 | 
----------------------------------------------------
12, 13, 14, 15, 8, 9, 10, 11 | 4, 5, 6, 7 | 0, 1 | 2 | 
13, 12, 15, 14, 9, 8, 11, 10 | 5, 4, 7, 6 | 1, 0 | 3 | 
----------------------------------------------------
14, 15, 12, 13, 10, 11, 8, 9 | 6, 7, 4, 5 | 2, 3 | 0 | 
----------------------------------------------------

然后,使用我上面描述的公式,你可以得到对角线上每个平方的和(我的解释没有意义,所以这里是一张图片):嵌入的声誉不够。

我就是这样

我不知道如何得到其他部分的总和,用m和n表示,而不需要暴力的强迫。记住,m和n是随机整数,它们可能非常大
我看到了一些模式,比如魔方是如何对称的,边是0-(m-1)的数字,但是,我没能想出逻辑来把它转换成代码。
如果你能给我指出正确的方向,我将不胜感激。然而,不是寻找代码,因为这是一个代码战争的问题,这是欺骗
参考问题:https://www.codewars.com/kata/59568be9cc15b57637000054/train/java

oewdyzsn

oewdyzsn1#

对于每个位,计算该位的多少个示例对总和的贡献:
假设有r行的数字中设置了该位,而r行的数字中没有该位。c列和c列也是如此。
具有该位集的单元数为rc+rc。
对于每个位,将位值*(rc+rc)加到总计中。
例如,对于4行5列:
位0在列号[1,3]中设置,在列号[0,2,4]中清除,因此c=2,c=3。它在行号[1,3]中设置,在行号[0,2]中清除,所以r=2,r=2。我们把(2^0)(23+22)=10加到总数上。
位1在列号[2,3]中设置,在列号[0,1,4]中清除,因此c=2,c=3。它在行号[2,3]中设置,在行号[0,1]中清除,所以r=2,r=2。我们把(2^1)
(23+22)=20加到总数上。
第2位在第[4]列中设置,在第[0,1,2,3]列中清除,因此c=1,c=4。它在行号[]中设置,在行号[0,1,2,3]中清除,所以r=0,r=4。我们把(2^2)(0+14)=16加到总数上。
总计=10+20+16=46。

pengsaosao

pengsaosao2#

我们可以将矩阵分为四个子尺度,然后利用 sum_range(start, m-1) * n 一遍又一遍。为了简单起见,我将解释如何使用递归,您可以使用queue轻松地将其转换为非递归解决方案。
让我们考虑一个小的更糟的情况,一个7x7矩阵。其中,m=7(列),n=7(行)。总和168。

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
[1, 0, 3, 2, 5, 4, 7]
[2, 3, 0, 1, 6, 7, 4]
[3, 2, 1, 0, 7, 6, 5]
[4, 5, 6, 7, 0, 1, 2]
[5, 4, 7, 6, 1, 0, 3]
[6, 7, 4, 5, 2, 3, 0]

我们可以将此矩阵分为以下4个矩阵:

[0, 1, 2, 3] [4, 5, 6] [4, 5, 6, 7] [0, 1, 2]
[1, 0, 3, 2] [5, 4, 7] [5, 4, 7, 6] [1, 0, 3]
[2, 3, 0, 1] [6, 7, 4] [6, 7, 4, 5] [2, 3, 0]
[3, 2, 1, 0] [7, 6, 5]

这里第一个矩阵的维数等于2的最大可能幂,也就是4。其余的只是父矩阵的剩余3部分。
我们可以用这个公式得到第一个矩阵的和: rowSum*rows -> (m*(m-1)/2)*n -> (4*3/2)*4 -> 24 接下来我们考虑第二个子矩阵。用同样的策略分成4部分:

[4, 5] [6] [6, 7] [4]
[5, 4] [7] [7, 6] [5]

这里,第一个子矩阵可以用公式计算 (rowSum - startSum)*rows -> ((m*(m-1)/2) - (start*(start-1)/2)) * n -> (6*5/2 - 4*3/2)*2 -> 18 . 在这里, start = 4 xor 0 .
通过以上讨论,我们可以创建如下递归函数:

int result = calculate(0,0,m,n);
System.out.println("Total: " + result);

int calculate(int m0, int n0, int m, int n) {
     System.out.print("calculating: (" +m0+","+n0 + ") (" + m +","+n+") ");

     if( (m0,n0) (m,n) is single dimensional array then)
            //use for loops do xor and return sum.

     //get maximum possible power of 2 that can be used to derive first sub matrix
     int pow = (int)(Math.log(m-m0) / Math.log(2));
     pow = (int)Math.pow(2, pow);

     //sum = sum(first sub matrix (m0,pow)(n0,pow))

     //sum += calculate(dimensions of second sub matrix)
     //sum += calculate(dimensions of third sub matrix)
     //sum += calculate(dimensions of fourth sub matrix)

     return sum;
}

int sum(int start, int m, int n) {
    m=m+start;
    int sum = (m*(m-1)/2);
    sum -= (start*(start-1)/2);
    sum *=n;
    System.out.println("sum="+sum);
    return sum;
}

上述代码应产生如下输出:

calculating: (0,0) (7,7) sum=24
calculating: (4,0) (7,4) sum=18
calculating: (6,0) (7,2) sum=13
calculating: (4,2) (6,4) sum=26
calculating: (6,2) (7,4) sum=9
calculating: (0,4) (4,7) sum=66
calculating: (4,4) (7,7) sum=2
calculating: (6,4) (7,6) sum=5
calculating: (4,6) (6,7) sum=5
calculating: (6,6) (7,7) sum=0
Total: 168

注:按作者要求,不提供工作代码。

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