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poj 3264 Balanced Lineup【RMQ】

热度:87   发布时间:2024-01-11 16:48:50.0

这道题是poj上面RMQ最具代表性的一道题,没有之一

题目也基本上就是一个裸RMQ的算法,看到这道题也可以用线段树解决,决定还是要出一个线段树的版本的,一道题搞懂两个知识点,多好!


RMQ(Range Minimum/Maximum Query)问题:
     RMQ问题是求给定区间中的最值问题。当然,最简单的算法是O(n)的,但是对于查询次数很多(设置多大100万次),O(n)的算法效率不够。可以用线段树将算法优化到O(logn)(在线段树中保存线段的最值)。不过,Sparse_Table算法才是最好的:它可以在O(nlogn)的预处理以后实现O(1)的查询效率。下面把Sparse Table算法分成预处理和查询两部分来说明(以求最小值为例)。 

预处理:
预处理使用DP的思想,f(i, j)表示[i, i+2^j - 1]区间中的最小值,我们可以开辟一个数组专门来保存f(i, j)的值。
例如,f(0, 0)表示[0,0]之间的最小值,就是num[0], f(0, 2)表示[0, 3]之间的最小值, f(2, 4)表示[2, 17]之间的最小值
注意, 因为f(i, j)可以由f(i, j - 1)和f(i+2^(j-1), j-1)导出, 而递推的初值(所有的f(i, 0) = i)都是已知的
所以我们可以采用自底向上的算法递推地给出所有符合条件的f(i, j)的值。

查询:
假设要查询从m到n这一段的最小值, 那么我们先求出一个最大的k, 使得k满足2^k <(n - m + 1).
于是我们就可以把[m, n]分成两个(部分重叠的)长度为2^k的区间: [m, m+2^k-1], [n-2^k+1, n];
而我们之前已经求出了f(m, k)为[m, m+2^k-1]的最小值, f(n-2^k+1, k)为[n-2^k+1, n]的最小值
我们只要返回其中更小的那个, 就是我们想要的答案, 这个算法的时间复杂度是O(1)的.
例如, rmq(0, 11) = min(f(0, 3), f(4, 3))

也就是出现了重叠,区间划分为[0,7]和[4,11]
由此我们要注意的是预处理f(i,j)中的j值只需要计算log(n+1)/log(2)即可,而i值我们也只需要计算到n-2^k+1即可。


AC的代码:

#include <stdio.h>
#include <cmath>
#define MAXN 50002int cow[MAXN];
//放区间最大值和最小值的数组,后面的16代表2^16=65536
int  maxl[MAXN][16], minl[MAXN][16];inline int max(int a,int b){ return a>b?a:b; }
inline int min(int a,int b){ return a<b?a:b; }//预处理函数
void preprocess(int N)
{//dp//因为2^t要覆盖l-r+1,所以t=ln(r-l+1)/ln(2),因为N是6,所以这里t为4int t=int(log((double)N)/log(2.0));for(int j=1;j<=t;j++){for(int i=1;i+(1<<(j-1))-1<N;i++){maxl[i][j]=max(maxl[i][j-1],maxl[i+(1<<(j-1))][j-1]);minl[i][j]=min(minl[i][j-1],minl[i+(1<<(j-1))][j-1]);}}
}//查询函数
void work(int l,int r,int N)
{//因为2^t要覆盖l-r+1,所以t=ln(r-l+1)/ln(2)int k=int(log((double)(r-l+1))/log(2.0));int maxans=max(maxl[l][k],maxl[r-(1<<k)+1][k]);int minans=min(minl[l][k],minl[r-(1<<k)+1][k]);printf("%d\n",maxans-minans);
}int main()
{int N,Q;int i;scanf("%d%d",&N,&Q);for(i=1;i<=N;i++){scanf("%d",&cow[i]);maxl[i][0]=minl[i][0]=cow[i];	//init}preprocess(N);int x,y;while(Q--){scanf("%d%d",&x,&y);work(x,y,N);}return 0;
}


下面粘贴一个写的很不错,通俗易懂的代码:

#include<cstdio>
#include<iostream>
using namespace std;
#define MAXN 50010
int n,q;
int p[MAXN];
int dpmin[MAXN][20],dpmax[MAXN][20],pw[20];
int log(int n)
{int cnt=0;while(n){cnt++;n>>=1;}return cnt-1;
}
int main()
{pw[0]=1;for(int i=1;i<=20;i++)pw[i]=2*pw[i-1];while(2==scanf("%d%d",&n,&q)){for(int i=0;i<n;i++)scanf("%d",p+i);for(int i=0;i<n;i++){dpmin[i][0]=p[i];dpmax[i][0]=p[i];}for(int j=1;j<=log(n);j++)for(int i=0;i<n;i++){if(i+pw[j-1]>=n)continue;dpmin[i][j]=min(dpmin[i][j-1],dpmin[i+pw[j-1]][j-1]);dpmax[i][j]=max(dpmax[i][j-1],dpmax[i+pw[j-1]][j-1]);}for(int i=0;i<q;i++){int a,b;scanf("%d%d",&a,&b);a--,b--;int j=log(b-a+1);int ansmax,ansmin;ansmax=max(dpmax[a][j],dpmax[b-pw[j]+1][j]);ansmin=min(dpmin[a][j],dpmin[b-pw[j]+1][j]);printf("%d\n",ansmax-ansmin);}}return 0;
}