hdu3949 异或空间 + 求矩阵的主元

时间:2023-04-24 19:25:14

给定n个整数,将数分解成01序列,由这n个01序列构成矩阵,这n个数构成线性空间,这就是异或空间

将这个矩阵高斯消元,求出t个主元,那么由着t个主元构成的线性空间里总共有2^t个数

设这t个数分别是a1,a2,a3,a4,...at,每个数代表的主元为二进制上的一位1,显然选a1的情况组成的数,必定比不选a1的情况组成的数要大

比如a1...a5转换成二进制后将主元取出来就是 1 1 1 1 1

那么异或空间中,(为了对应整齐,将第1小的数改为第0小,依次类推)

  最小(0)的数就是 0 0 0 0 0即一个也不取,

  第二(1)小的数就是0 0 0 0 1,即只取a5的情况

  第三(2)小的数就是0 0 0 1 0,即只取a4的情况

  第四(3)小的数就是 0 0 0 1 1,即取a4,a5的情况

显而易见 ,第k大的数对应的取法就是k的二进制表示中为1的位!

那么异或空间中最大数(2^t-1)显然是所有数的异或(把每一位都异或为1的情况),最小数(0)就是一个也不取的情况(0)

那么第k大的数就是将k-1 (把k-1为了方便从最小的数开始算起)进行二进制分解,然后取出对应的ai进行异或即可

但是本题中可能存在最小的数(0)不存在的情况:因为不允许xi ^ xi的情况

所以如果给定的数组a不能异或出0的值,就把k-1再加1即可,反之就用k-1进行二进制分解

如何判断能否异或出0的情况?高斯消元后是否有0行出现,即矩阵的秩小于矩阵的行数

普通的高斯消元复杂度数O(n3),其中一个n是矩阵的秩,一个n是矩阵行数,一个n是列数

那么异或空间的复杂度就是O(63*63*n),一个63为秩,一个63为列数,n为行数

  但实际上复杂度为O(63*n),因为异或运算可以把消元的复杂度从m改为1,即对于每行来说只要异或一次就行了

此外,求异或矩阵的主元时,要把除了主元位的其它位都清零,我自己做的时候由于没有清零主元两侧的位,wa了好多发,最后和网上的一对比

发现必须要清楚主元两侧的位

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define ll long long
#define maxn 100005
int t,n,q,rk;
ll k;
ll A[maxn],B[maxn],P[maxn];
void Gauss(int n)
{
memset(P,,sizeof(P));
for (int i=;i<=n;i++)
{
for (int j=;j>=;j--)
{
if ((A[i]>>j)&)
{
if (P[j]) A[i]^=P[j];//把这一列的清了
else {P[j]=A[i]; break;}//这行第j个作为主元,因为到第j位就退出了,所以后面的之后再清零
}
}
} for (int i=;i>=;i--)//把P[i]除了主元位的1之外的位(在主元右侧的1)清了
{
if (!P[i]) continue;
for (int j=i+;j<=;j++)
{
if ((P[j]>>i)&) P[j]^=P[i];
}
} rk=;
for (int j=;j<=;j++) if (P[j]) P[rk++]=P[j];
}
/*void Gauss(){
memset(P,0,sizeof P);
for(int i=1;i<=n;i++)
for(int j=63;j>=0;j--)
if((A[i]>>j) & 1){//判断A[i][j]==1
if(P[j]==0){P[j]=i;break;} //A[i][j]设为主元
else A[i]^=A[P[j]];//用其他主元把A[i][j]变成0
} for(int i=63;i>=0;i--){
if(!A[P[i]])continue;
for(int j=i+1;j<=62;j++)
if((A[P[j]]>>i)&1)A[P[j]]^=A[P[i]];
}
rk=0;
for(int j=0;j<=63;j++)//简化后的矩阵B,B[0]为at
if(A[P[j]])B[rk++]=A[P[j]];
}*/
int main(){
cin>>t;
for(int tt=;tt<=t;tt++){
printf("Case #%d:\n",tt); cin>>n;
for(int i=;i<=n;i++)cin>>A[i];
Gauss(n);//预处理构建矩阵
cin>>q;
while(q--){
cin>>k;
if(n!=rk)k--;//不能异或出0
if(k>=(1ll<<rk))puts("-1");
else {
ll ans=;
for(int j=;j<=;j++)//测试k的二进制位
if((k>>j)&)
ans^=P[j];
cout<<ans<<endl;
}
}
}
}