leetcode 421. Maximum XOR of Two Numbers in an Array

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本文介绍了一种在O(n)时间内找到数组中两个元素进行异或运算得到的最大值的方法。利用异或运算的特性，通过逐步构建可能的最大值并使用哈希集合或前缀树来高效查找配对元素。

Given a non-empty array of numbers, a0, a1, a2, … , an-1, where 0 ≤ ai < 231.

Find the maximum result of ai XOR aj, where 0 ≤ i, j < n.

Could you do this in O(n) runtime?

Example:

Input: [3, 10, 5, 25, 2, 8]

Output: 28

Explanation: The maximum result is 5 ^ 25 = 28.

这题有点难，方法没想到

利用了异或的”自反性“： a ^ b = c，而a ^ b ^ b = a, 则 c ^ b = a
计算可能的最大值，每次把新的一位加到原来的结果后面。这样的好处是不需要记录之前的结果满足条件的有哪些，每次就重新计算和查找就可以了，大大降低了复杂度。

public class Solution {
    public int findMaximumXOR(int[] nums) {
        int max = 0, mask = 0;
        for(int i = 31; i >= 0; i--){
            mask = mask | (1 << i);
            Set<Integer> set = new HashSet<>();
            for(int num : nums){
                set.add(num & mask);
            }
            int tmp = max | (1 << i);
            for(int prefix : set){
                if(set.contains(tmp ^ prefix)) {
                    max = tmp;
                    break;
                }
            }
        }
        return max;
    }
}

类似的也可以用前缀树来做

class Trie {
        Trie[] children;
        public Trie() {
            children = new Trie[2];
        }
    }
    
    public int findMaximumXOR(int[] nums) {
        if(nums == null || nums.length == 0) {
            return 0;
        }
        // Init Trie.
        Trie root = new Trie();
        for(int num: nums) {
            Trie curNode = root;
            for(int i = 31; i >= 0; i --) {
                int curBit = (num >>> i) & 1;
                if(curNode.children[curBit] == null) {
                    curNode.children[curBit] = new Trie();
                }
                curNode = curNode.children[curBit];
            }
        }
        int max = Integer.MIN_VALUE;
        for(int num: nums) {
            Trie curNode = root;
            int curSum = 0;
            for(int i = 31; i >= 0; i --) {
                int curBit = (num >>> i) & 1;
                if(curNode.children[curBit ^ 1] != null) {
                    curSum += (1 << i);
                    curNode = curNode.children[curBit ^ 1];
                }else {
                    curNode = curNode.children[curBit];
                }
            }
            max = Math.max(curSum, max);
        }
        return max;
    }