• 再谈线性基


     

    可参考神犇博客:

    https://oi.men.ci/linear-basis-notes/

    https://blog.sengxian.com/algorithms/linear-basis

    一、线性基介绍

    1、线性基:

      若干数的线性基是一组数a1,a2,...an,其中ax的最高位的1在第x位。

      通过线性基中元素xor出的数的值域与原来的数xor出数的值域相同。

    2、线性基的构造法:

      对每一个数p从高位到低位扫,扫到第x位为1时,若ax不存在,则ax=p并结束此数的扫描,否则令p = p  xor ax。(此处若此位存在,则必然存在有更高位的二进制数的1在此位置,异或则会使本身变优

    3、查询:

      用线性基求这组数xor出的最大值:从高往低扫ax,若异或上ax使答案变大,则异或。

    4、判断:

      用线性基求一个数能否被xorxor出:从高到低,对该数每个是1的位置x,将这个数异或上ax(注意异或后这个数为1的位置和原数就不一样了),若最终变为0,则可被异或出。当然需要特判0(在构造过程中看是否有p变为0即可)。例子:(11111,10001)的线性基是a5=11111,a4=01110,要判断11111能否被xor出,11111 xor a5=0,则这个数后来就没有是1的位置了,最终得到结果为0,说明11111能被xor出。

    个人谈一谈对线性基的理解:

      很多情况下,只有有关异或运算和求最值,就可以用到线性基。线性基有很多很好的性质,比如说如果有很多个数,我们可以构出这些数的线性基,那么这个线性基可以通过互相xor,能够构出原来的数可以相互xor构出的所有的数。所以可以大大减少判断的时间和次数。同时线性基的任何一个非空子集都不会使得其xor和为0,证明也很简单,反证法就可以说明。这个性质在很多题目中可以保证算法合法性,比如:BZOJ2460

     

      构造的方法有点像贪心,从大到小保证高位更大。也比较好理解。就是这几行代码:

      

      

     1 for(int i=1;i<=n;i++) {    
     2  
     3         for(int j=62;j>=0;j--) {
     4  
     5              if(!(a[i]>>j)) continue;//对线性基的这一位没有贡献           
     6  
     7                if(!p[j]) { p[j]=a[i]; break; }//选入线性基中                   
     8  
     9                a[i]^=p[j];
    10  
    11              }
    12  
    13        }

     

      可以把n个数变成只有最大的数的二进制位数那么多个数,这就是线性基的优秀之处。

     

      查询的话,也是一个贪心思想,如果可以使得ans更大,就把这一位的基xorans

       1 for(int i=62;i>=0;i--) if((ans^p[i])>ans) ans=ans^p[i];//从线性基中得到最大值 

      这就是线性基的基本用法和个人的一些理解。

     

    二、线性基模板

    更新下线性基的模板

     

      1 #include<stdio.h>
      2 #include<bits/stdc++.h>
      3 using namespace std;
      4 typedef long long int ll;
      5 const int maxn = 1e5 + 7;
      6 const int mod = 1e9 + 7;
      7 struct  Linear_Basis {
      8     ll b[63], nb[63], tot; //b为线性基  nb用来求第K小异或值 tot为nb元素个数
      9     bool flag = false;
     10     void init() {   //初始化
     11         tot = 0;
     12         flag = false;
     13         memset(b, 0, sizeof(b));
     14         memset(nb, 0, sizeof(nb));
     15     }
     16     void ins(ll  x) { //插入
     17         for(int i = 62; i >= 0; i--) {
     18             if(x & (1ll << i)) {
     19                 if(!b[i]) {
     20                     b[i] = x;
     21                     return;
     22                 }
     23                 x ^= b[i];
     24             }
     25         }
     26         flag = true;
     27         return;
     28     }
     29     bool fin(ll x) { //验证存在性
     30         if(x == 0 && b[0])
     31             return 1;
     32         for(int i = 62; i >= 1; i--) {
     33             int j = i - 1;
     34             if(x & (1 << j)) {
     35                 x ^= b[i];
     36                 if(!x)
     37                     return 1;
     38             }
     39         }
     40         return 0;
     41     }
     42     ll Max(ll x) {  //求最大值
     43         ll res = x;
     44         for(int i = 62; i >= 0; i--) {
     45             res = max(res, res ^ b[i]);
     46         }
     47         return res;
     48     }
     49     ll Min(ll x) {  //求最小值
     50         ll res = x;
     51         for(int i = 0; i <= 62; i++) {
     52             if(b[i])
     53                 res ^= b[i];
     54         }
     55         return res;
     56     }
     57     ll Rebuild() {  //第K大
     58         for(int i = 62; i >= 0; i--) {
     59             if(b[i] == 0)
     60                 continue;
     61             for(int j = i - 1; j >= 0; j--) {
     62                 if(b[j] == 0)
     63                     continue;
     64                 if(b[i] & (1ll << j))
     65                     b[i] ^= b[j];
     66             }
     67         }
     68         for(int i = 0; i <= 62; i++) {
     69             if(b[i])
     70                 nb[tot++] = b[i];
     71         }
     72     }
     73     ll Kth_Max(ll k) {
     74         if(flag)
     75             k--;  //???
     76         ll res = 0;
     77         if(k == 0)
     78             return 0;
     79         if(k >= (1ll << tot))
     80             return -1;
     81         for(int i = 62; i >= 0; i--) {
     82             if(k & (1ll << i))
     83                 res ^= nb[i];
     84         }
     85         return res;
     86     }
     87 } LB;
     88 void merge(Linear_Basis &a, Linear_Basis &b) { //a和b都变成a+b
     89     for(int i = 31; i >= 1; i--) {
     90         if(b.b[i] == 0)
     91             continue;
     92         a.Ins(b.b[i]);
     93     }
     94     b = a;
     95 }
     96 int main() {
     97     int n;
     98     scanf("%d", &n);
     99     return 0;
    100 }
    线性基

    三、线性基好题

     题目:

     https://www.cnblogs.com/vb4896/p/6149022.html

     

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/DWVictor/p/10522426.html
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