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使用C++编写代码,找到具有位或值大于或等于K的子数组的数量

c语言 位运算 子数组数量
311 2023-08-30

在本文中,我们将简要说明如何在 C++ 中求解按位 OR>=K 的子数组的数量。所以我们有一个数组 arr[] 和一个整数 K,我们必须找到 OR(按位或)大于或等于 K 的子数组的数量。所以这是给定问题的示例 -

Input: arr[] = {1, 2, 3} K = 3
Output: 4

Bitwise OR of sub-arrays:
{1} = 1
{1, 2} = 3
{1, 2, 3} = 3
{2} = 2
{2, 3} = 3
{3} = 3
4 sub-arrays have bitwise OR ≥ 3
Input: arr[] = {3, 4, 5} K = 6
Output: 2

寻找解决方案的方法

现在我们将使用两种不同的方法来使用 C++ 来解决问题 -

暴力破解

在这种方法中,我们只是要遍历所有可以形成的子数组并检查 OR 是否大于或等于 K。如果是,那么我们将增加我们的答案。

示例

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int arr[] = {1, 2, 3}; // given array.
    int k = 3;
    int size = sizeof(arr) / sizeof(int); // the size of our array.
    int answer = 0; // the counter variable.
    for(int i = 0; i < size; i++){
        int bitwise = 0; // the variable that we compare to k.
        for(int j = i; j < size; j++){ // all the subarrays starting from i.
            bitwise = bitwise | arr[j];
            if(bitwise >= k) // if bitwise >= k increment answer.
               answer++;
        }
    }
    cout << answer << "n";
    return 0;
}

输出

4

这种方法非常简单,但它有其缺陷,因为这种方法对于较高的约束不太好,对于较高的约束,它会花费太多时间,因为这种方法的时间复杂度是O(N *N),其中 N 是给定数组的大小,因此现在我们将采用一种有效的方法。

高效方法

在这种方法中,我们将使用 OR 运算符的一些属性,即即使我们添加更多数字,它也不会减少,因此如果我们从 i 到 j 得到一个子数组,其 OR 大于或等于 K,那么每个包含范围 {i,j 的子数组} 将具有大于 K 的 OR,我们正在利用此属性并改进我们的代码。

示例

#include <bits/stdc++.h>
#define N 1000
using namespace std;
int t[4*N];
void build(int* a, int v, int start, int end){ // segment tree building
    if(start == end){
       t[v] = a[start];
       return;
    }
    int mid = (start + end)/2;
    build(a, 2 * v, start, mid);
    build(a, 2 * v + 1, mid + 1, end);
    t[v] = t[2 * v] | t[2 * v + 1];
}
int query(int v, int tl, int tr, int l, int r){ // for processing our queries or subarrays.
    if (l > r)
       return 0;
    if(tl == l && tr == r)
       return t[v];
    int tm = (tl + tr)/2;
    int q1 = query(2*v, tl, tm, l, min(tm, r));
    int q2 = query((2*v)+1, tm+1, tr, max(tm+1, l), r);
    return q1 | q2;
}
int main(){
    int arr[] = {1, 2, 3}; // given array.
    int k = 3;
    int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // the size of our array.
    int answer = 0; // the counter variable.
    build(arr, 1, 0, size - 1); // building segment tree.
    for(int i = 0; i < size; i++){
        int start = i, end = size-1;
        int ind = INT_MAX;
        while(start <= end){ // binary search
            int mid = (start + end) / 2;
            if(query(1, 0, size-1, i, mid) >= k){ // checking subarray.
               ind = min(mid, ind);
               end = mid - 1;
            }
            else
               start = mid + 1;
        }
        if(ind != INT_MAX) // if ind is changed then increment the answer.
            answer += size - ind;
    }
    cout << answer << "n";
    return 0;
}

输出

4

在这种方法中,我们使用二分搜索和线段树,这有助于将时间复杂度从 O(N*N) 降低到 O(Nlog(N)),这非常好好的。现在,与前一个程序不同,该程序还可以适用于更大的约束。

结论

在本文中,我们解决了一个问题,以查找具有 OR >= K 的子数组的数量使用二分搜索和线段树,时间复杂度为 O(nlog(n))。我们还学习了解决这个问题的C++程序以及解决这个问题的完整方法(正常且高效)。我们可以用其他语言比如C、java、python等语言来编写同样的程序。希望这篇文章对您有所帮助。