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51NOD1174 区间最大数 && RMQ问题(ST算法)

时间:2018-02-06 21:34:46      阅读:206      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:max   信息   算法   range   clu   ring   在线   style   区间   

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RMQ问题(区间最值问题Range Minimum/Maximum Query)

    ST算法

    RMQ(Range Minimum/Maximum Query),即区间最值查询,是指这样一个问题:对于长度为n的数列a,回答若干询问RMQ(A,i,j)(i, j<=n),返回数列a中下标在i,j之间的最小/大值。如果只有一次询问,那样只有一遍for就可以搞定,但是如果有许多次询问就无法在很快的时间处理出来。在这里介绍一个在线算法。所谓在线算法,是指用户每输入一个查询便马上处理一个查询。该算法一般用较长的时间做预处理,待信息充足以后便可以用较少的时间回答每个查询。ST(Sparse Table)算法是一个非常有名的在线处理RMQ问题的算法,它可以在O(nlogn)时间内进行预处理,然后在O(1)时间内回答每个查询。

 

    假设a数组为:

    1, 3, 6, 7, 4, 2, 5

    1.预处理

    设dp[i][j]表示从第i位开始连续2^j个数中的最大值。例如dp[2][1]为第2位数开始连续2个的数的最大值,即6, 4之间的最大值,即mn[2][1] = 4。我们先初始化dp[0...n-1][0]为a数组中的值,之后我们很容易想到递推方程:

    dp[i][j] = max(dp[i][j - 1], dp[i + (1 << j - 1)][j - 1])


  20000> 2**14 > 10000
  30000> 2**15 > 40000
  60000> 2**16 > 70000


1
for(int j = 0; j < 20; j ++) 2 for(int i = 1; i + (1 << j) <= n + 1; i ++) 3 dp[i][j] = max(dp[i][j - 1], dp[i + (1 << (j - 1))][j - 1]);

 

    2.查询

    假设我们需要查询[lo, hi]之间的最值,我们令k = log2(hi-lo+1)

    由于k是 log2(hi-lo+1)向下取整得到的,所以无法完全覆盖lo到hi

    只要保证lo + k 的长度大于lo到hi的长度的1/2即可使用:RMQ[l, r] = min(dp[l][k], dp[r - (1 << k) + 1][k]);

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    因为不难看出,对于任意长度len,(int)log2(len) ** 2 > len/2

    所以最终代码如下:

 1 #include<cstdio>
 2 #include<algorithm>
 3 #include<cstring>
 4 #include<cmath>
 5 using namespace std;
 6 /*
 7 20000> 2**14 > 10000
 8 30000> 2**15 > 40000
 9 60000> 2**16 > 70000
10 */
11 int N[10007];
12 
13 int mx[10007][15];
14 
15 int main()
16 {
17     int n,q;
18     scanf("%d", &n);
19     for(int i=0;i<n;i++)
20     {
21         scanf("%d", &N[i]);
22     }
23     // -------------------------------
24 
25     memset(mx, 0, sizeof(mx));
26     for(int i=0;i<n;i++)
27     {
28         mx[i][0] = N[i];
29     }
30 
31     for(int i=1;i<15;i++)
32     {
33         for(int j=0;j+(1<<i)-1<n;j++)
34         {
35             mx[j][i] = max(mx[j][i-1], mx[j+(1<<i-1)][i-1]);
36         }
37     }
38 
39     // -------------------------------
40     scanf("%d", &q);
41     int lo, hi;
42     for(int i=0;i<q;i++)
43     {
44         scanf("%d%d", &lo, &hi);
45         int k = (int)log2((double)(hi-lo+1));
46         int ans = max(mx[lo][k], mx[hi-(1<<k)+1][k]);
47         printf("%d\n", ans);
48     }
49 }

当然也可以用线段树解决

51NOD1174 区间最大数 && RMQ问题(ST算法)

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原文地址:https://www.cnblogs.com/liwenchi/p/8424103.html

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