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给你一个下标从 0 开始的整数数组 nums
和一个 正 整数 k
。
你可以对数组执行以下操作 任意次 :
i
和 j
,同时 将 nums[i]
更新为 (nums[i] AND nums[j])
且将 nums[j]
更新为 (nums[i] OR nums[j])
,OR
表示按位 或 运算,AND
表示按位 与 运算。你需要从最终的数组里选择 k
个元素,并计算它们的 平方 之和。
请你返回你可以得到的 最大 平方和。
由于答案可能会很大,将答案对 109 + 7
取余 后返回。
示例 1:
输入:nums = [2,6,5,8], k = 2 输出:261 解释:我们可以对数组执行以下操作: - 选择 i = 0 和 j = 3 ,同时将 nums[0] 变为 (2 AND 8) = 0 且 nums[3] 变为 (2 OR 8) = 10 ,结果数组为 nums = [0,6,5,10] 。 - 选择 i = 2 和 j = 3 ,同时将 nums[2] 变为 (5 AND 10) = 0 且 nums[3] 变为 (5 OR 10) = 15 ,结果数组为 nums = [0,6,0,15] 。 从最终数组里选择元素 15 和 6 ,平方和为 152 + 62 = 261 。 261 是可以得到的最大结果。
示例 2:
输入:nums = [4,5,4,7], k = 3 输出:90 解释:不需要执行任何操作。 选择元素 7 ,5 和 4 ,平方和为 72 + 52 + 42 = 90 。 90 是可以得到的最大结果。
提示:
1 <= k <= nums.length <= 105
1 <= nums[i] <= 109
根据题目描述,对于一个操作,我们可以将 $nums[i]$ 变为 $nums[i] \text{ AND } nums[j]$,将 $nums[j]$ 变为 $nums[i] \text{ OR } nums[j]$。我们不妨按位考虑,两个 $1$ 或两个 $0$ 进行这样的操作,结果都不会改变,如果是 $1$ 和 $0$ 进行这样的操作,结果会变成 $0$ 和 $1$,也即是说,我们可以将 $1$ 转移到 $0$ 上,而 $0$ 不会转移到 $1$ 上。
因此,我们可以用一个数组 $cnt$ 统计每个位置上 $1$ 的个数,然后从中选择 $k$ 个数。由于要使得平方和最大,每次选择的数要尽可能大。这是因为,假设两个数的平方和为 $a^2 + b^2$(其中 $a \gt b$),将两个数平方和变成 $(a + c)^2 + (b - c)^2 = a^2 + b^2 + 2c(a - b) + 2c^2 \gt a^2 + b^2$。因此,为了最大化平方和,我们应该让一个数字尽可能大。
时间复杂度 $O(n \times \log M)$,空间复杂度 $O(\log M)$,其中 $M$ 是数组中的最大值。
class Solution:
def maxSum(self, nums: List[int], k: int) -> int:
mod = 10**9 + 7
cnt = [0] * 31
for x in nums:
for i in range(31):
if x >> i & 1:
cnt[i] += 1
ans = 0
for _ in range(k):
x = 0
for i in range(31):
if cnt[i]:
x |= 1 << i
cnt[i] -= 1
ans = (ans + x * x) % mod
return ans
class Solution {
public int maxSum(List<Integer> nums, int k) {
final int mod = (int) 1e9 + 7;
int[] cnt = new int[31];
for (int x : nums) {
for (int i = 0; i < 31; ++i) {
if ((x >> i & 1) == 1) {
++cnt[i];
}
}
}
long ans = 0;
while (k-- > 0) {
int x = 0;
for (int i = 0; i < 31; ++i) {
if (cnt[i] > 0) {
x |= 1 << i;
--cnt[i];
}
}
ans = (ans + 1L * x * x) % mod;
}
return (int) ans;
}
}
class Solution {
public:
int maxSum(vector<int>& nums, int k) {
int cnt[31]{};
for (int x : nums) {
for (int i = 0; i < 31; ++i) {
if (x >> i & 1) {
++cnt[i];
}
}
}
long long ans = 0;
const int mod = 1e9 + 7;
while (k--) {
int x = 0;
for (int i = 0; i < 31; ++i) {
if (cnt[i]) {
x |= 1 << i;
--cnt[i];
}
}
ans = (ans + 1LL * x * x) % mod;
}
return ans;
}
};
func maxSum(nums []int, k int) (ans int) {
cnt := [31]int{}
for _, x := range nums {
for i := 0; i < 31; i++ {
if x>>i&1 == 1 {
cnt[i]++
}
}
}
const mod int = 1e9 + 7
for ; k > 0; k-- {
x := 0
for i := 0; i < 31; i++ {
if cnt[i] > 0 {
x |= 1 << i
cnt[i]--
}
}
ans = (ans + x*x) % mod
}
return
}
function maxSum(nums: number[], k: number): number {
const cnt: number[] = Array(31).fill(0);
for (const x of nums) {
for (let i = 0; i < 31; ++i) {
if ((x >> i) & 1) {
++cnt[i];
}
}
}
let ans = 0n;
const mod = 1e9 + 7;
while (k-- > 0) {
let x = 0;
for (let i = 0; i < 31; ++i) {
if (cnt[i] > 0) {
x |= 1 << i;
--cnt[i];
}
}
ans = (ans + BigInt(x) * BigInt(x)) % BigInt(mod);
}
return Number(ans);
}
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