未解决课题:关于异或意义下的排序不等式

2019.7.6奇思妙想

问题背景:我们都知道乘法下的排序不等式,那么异或意义下的排序不等式又是怎么样的呢?

问题1:给定两个$n$项数列$A,B$,可对这两个数列任意排列,求$\sum_{i=1}^na_i\oplus b_i$最大/最小值,其中$\oplus$代表按位异或

初始想法:既然这个问题是根据传统的排序不等式想到的,那么我们不妨考虑像排序不等式一样,试图对数字定义全序关系$<$,并使这个关系满足“相邻交换法”,使得这个问题可以直接排序解决。

解决过程(未解决):

尝试1:问题等价于重排$B$,顺着“相邻交换法”的思想考虑,什么条件下$a_i\oplus b_i+a_j\oplus b_j<a_i\oplus b_j+a_j\oplus b_i$,略微思考不难得出以下结论:

设:$x[k]$表示$x$用二进制表示,从小到大的第$k$个二进制位上的数字

我们找到最大的$k$使得$a_i[k]\neq a_j[k]$且$b_i[k]\neq b_j[k]$,那么

$a_i\oplus b_i+a_j\oplus b_j<a_i\oplus b_j+a_j\oplus b_i\leftrightarrow a_i[k]=b_i[k]$且$a_j[k]=b_j[k]$

困境:根据$wikipedia$上广义排序不等式的表述:

[https://en.wikipedia.org/wiki/Rearrangement_inequality generalization]

上面我们得到的关于相邻交换的结论,不满足构建所需$<$的性质,因此此种尝试陷入艰辛

问题2:我们转而求其次,试图解决以下问题:给定$A,B$两个$n$项数组,试判断以下结论是否正确:

不管将$B$如何打乱,$\sum_{i=1}^na_i\oplus b_{p_i}>\sum_{i=1}^na_i\oplus b_i$

(未解决)