使用 C++ 在给定数组的索引范围 [L, R] 内查询按位或


在本文中,我们给定一个整数数组。我们的任务是找到给定范围内所有数字的按位或,例如:

Input: arr[] = {1, 3, 1, 2, 3, 4}, q[] = {{0, 1}, {3, 5}}
Output:
3
7
1 OR 3 = 3
2 OR 3 OR 4 = 7
Input: arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}, q[] = {{0, 4}, {1, 3}}
Output:
7
7

在给定的问题中,我们将采用蛮力方法,然后检查它是否适用于更高的约束。如果不是,那么我们将优化我们的方法以使其也适用于更高的约束。

蛮力方法

在这种方法中,我们只需遍历每个范围并计算该范围内所有数字的按位或,然后打印我们的答案。

示例

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
   int arr[] = { 7, 5, 3, 5, 2, 3 };
   int n = sizeof(arr) / sizeof(int); // size of our array
   int queries[][2] = { { 1, 3 }, { 4, 5 } }; // given queries
   int q = sizeof(queries) / sizeof(queries[0]); // number of queries
   for(int i = 0; i < q; i++) { // traversing through all the queries
      long ans = 0;
      for(int j = queries[i][0]; j <= queries[i][1]; j++) // traversing through the range
         ans |= arr[j]; // calculating the answer
      cout << ans << "\n";
   }
   return 0;
}

输出

7
3

这种方法的时间复杂度为 O(N*Q),其中 N 是我们数组的大小,Q 是查询的数量。现在您可以看到,这种复杂度不适用于更高的约束,因此现在我们将优化我们的方法,使其也适用于更高的约束。

高效方法

在这种方法中,我们将计算前缀位计数,然后我们将检查这两个数字中的任何一个是否设置了特定的位。如果是,则我们将此位放入答案中;否则,我们将保留此位。

示例

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;
#define bitt 32
#define MAX (int)10e5

int prefixbits[bitt][MAX];
void bitcount(int *arr, int n) { // making prefix counts
   for (int j = 31; j >= 0; j--) {
      prefixbits[j][0] = ((arr[0] >> j) & 1);
      for (int i = 1; i < n; i++) {
         prefixbits[j][i] = arr[i] & (1LL << j);
         prefixbits[j][i] += prefixbits[j][i - 1];
      }
   }
   return;
}
int check(int l, int r) { // calculating the answer
   long ans = 0; // to avoid overflow we are taking ans as long
   for (int i = 0; i < 32; i++) {
      int x;
      if (l == 0)
         x = prefixbits[i][r];
      else
         x = prefixbits[i][r] - prefixbits[i][l - 1];
      if (x != 0)
         ans = (ans | (1LL << i));
   }
   return ans;
}
int main() {
   int arr[] = {7, 5, 3, 5, 2, 3};
   int n = sizeof(arr) / sizeof(int); // size of our array
   bitcount(arr, n);
   int queries[][2] = {{1, 3}, {4, 5}}; // given queries
   int q = sizeof(queries) / sizeof(queries[0]); // number of queries
   for (int i = 0; i < q; i++) {
      cout << check(queries[i][0], queries[i][1]) << "\n";
   }
   return 0;
}

输出

7
3

这种方法的时间复杂度为 **O(N)**,其中 N 是我们数组的大小,因此这种方法可以适用于更高的约束。

以上代码的解释

在这种方法中,我们正在计算前缀位计数并将其存储。现在我们计算一个查询,我们遍历该前缀计数并删除 l-1 的位计数,这样我们就有了范围 [l, r] 中数字的位计数。现在我们知道,如果一个位在任何数字中都被设置了,那么如果你将其与任何其他数字进行按位或运算,该位将保持设置状态。利用按位或的这一特性,我们检查位计数是否不为零,这意味着在该范围内存在一个具有设置位的数字,因此我们将答案的该位设置为 1 并继续循环,最后打印答案。

结论

本文解决了一个问题,即计算给定数组的索引范围 [L, R] 内的按位或查询。我们还学习了此问题的 C++ 程序以及解决此问题的完整方法(普通方法和高效方法)。我们可以用其他语言(如 C、Java、Python 和其他语言)编写相同的程序。希望本文对您有所帮助。

更新于: 2021年11月26日

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