• RMQ


    RMQ的定义:

      RMQ是询问某个区间内的最值,主要以ST表的方式实现。

       在一般的问题中,经常需要维护区间的最值,此时就可以使用RMQ来维护了。

    ST表:

      1.预处理

      用动态规划的思想来实现,但不支持在线修改。

       用dp[i][j]表示以i为起点,长度为2^j的区间的最值,也就是区间[i,i+2^j-1]的最值。

       因为维护的是最值,所以一个区间的最值可以由两个小区间的最值组成(要求这两个小区间完全覆盖大区间);

       转移:dp[i][j]=max/min{dp[i][j-1],dp[i+(1<<(j-1))][j-1]};表示区间[i,i+(1<<j)-1]的最值为区间[i,i+(1<<(j-1))-1]和区间[i+(1<<(j-1)),i+(1<<j)]这两个区间的最值。

       初始化:dp[i][0]=val[i];

       时间复杂度:O(NlogN);

       图示:i+2^(j-1)-1属于前区间,i+2^(j-1)属于后区间。

        

      

      2.询问

      对于一个区间可以用两个区间来覆盖,所以只要知道这两个区间就可以通过预处理完了的dp数组求得最值。

      先找出区间[x,y]的长度所对应的最大的2的幂,也就是求出一个最大的K,满足2^k<=n。

      有了K之后可以将区间化为[x,x+(1<<k)],[y-(1<<k)+1,y]。

      图示:

         

    例题引入:

      L2880 [USACO07JAN]平衡的阵容Balanced Lineup: https://www.luogu.org/problemnew/show/P2880

      每天,农夫 John 的N(1 <= N <= 50,000)头牛总是按同一序列排队. 有一天, John 决定让一些牛们玩一场飞盘比赛. 他准备找一群在对列中为置连续的牛来进行比.

      但是为了避免水平悬殊,牛的身高不应该相差太大. John 准备了Q (1 <= Q <= 180,000) 个可能的牛的选择和所有牛的身高 (1 <= 身高 <= 1,000,000). 他想知道每一组里面最高和最低的牛的身高差别.  

    例题解答:

      模板题,直接用RMQ来维护每组里的Max和Min就行了。

      

    代码:

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    #define register int
    #define ll long long
    #define INF 0x3f3f3f3f
    #define maxn 50009
    #define maxm
    inline ll read()
    {
        ll x=0,f=1;char ch=getchar();
        while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
        while(ch>='0'&&ch<='9'){x=(x<<1)+(x<<3)+(ll)(ch-'0');ch=getchar();}
        return x*f;
    }
    int dp[maxn][20],f[maxn][20];
    int n,m,k,ans,tot;
    int main()
    {
    //    freopen(".in","r",stdin);
    //    freopen(".out","w",stdout);
    //    memset(f,INF,sizeof(f));
        n=read(),m=read();
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            int x=read();
            dp[i][0]=x,f[i][0]=x;
        }
        for(int j=1;(1<<j)<=n;j++)
            for(int i=1;i+(1<<j)-1<=n;i++)
            {
                dp[i][j]=max(dp[i][j-1],dp[i+(1<<(j-1))][j-1]);
                f[i][j]=min(f[i][j-1],f[i+(1<<(j-1))][j-1]);
            }
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            int x=read(),y=read();
            int k=log(y-x+1)/log(2);
            printf("%d
    ",max(dp[x][k],dp[y-(1<<k)+1][k])-min(f[x][k],f[y-(1<<k)+1][k]));    
        }    
        fclose(stdin);
        fclose(stdout);
        return 0;
    }

    习题报告:

       L2471 [SCOI2007]降雨量 :https://www.luogu.org/problemnew/show/P2471

      解题思路:

      一道毒瘤题...毒得一批...

      首先这题可以想到用东西维护区间的最大值,然后就是一批毒瘤的判断了。

      由于年份递增,所以在询问的时候可以二分查找最后一个小于等于当前输入的X,Y年的下标,(请默认X<Y)

      设当前找到的X下标为nowx,Y为nowy,X值表示为Vx,Y值表示为Vy。

      1.X值和Y值都已知区间[nowx+1,nowy-1]的最大值为mx                  

        false:Vy>Vx||mx>=Vy

       maybe:Vy>mx&&区间[nowx,nowy]之间没有未知降雨量的年份&&mx<Vy

       maybe:Vy>mx&&区间[nowx,nowy]之间有未知降雨量的年份&&mx<Vy

      2.X值已知,Y值未知,区间[nowx+1,nowy-1]的最大值为mx

       false:mx>=Vx

       maybe:mx<Vx&&区间有未知年份

       3.X值未知,Y值已知,区间[nowx,nowy-1]的最大值为mx

       false:Vy<=mx

       maybe:Vy>mx&&区间有未知年份

      4.X值,Y值都未知

       只有maybe

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    #define re register int
    #define ll long long
    #define INF 0x3f3f3f3f
    #define maxn 50009
    #define maxm
    inline ll read()
    {
        ll x=0,f=1;char ch=getchar();
        while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
        while(ch>='0'&&ch<='9'){x=(x<<1)+(x<<3)+(ll)(ch-'0');ch=getchar();}
        return x*f;
    }
    int n,m,k,ans,tot,Q,cnt;
    int dp[maxn<<1][25],year[maxn<<1];
    
    int Query(int x,int y)
    {
        if(y<x)
            return -INF;
        int k=log2((double)y-x+1);
        return max(dp[x][k],dp[y-(1<<k)+1][k]);
    }
    int main()
    {
    //    freopen(".in","r",stdin);
    //    freopen(".out","w",stdout);
        n=read();
        for(int i=1;i<=n;i++)
            year[i]=read(),dp[i][0]=read();
        for(int j=1;(1<<j)<=n;j++)
            for(int i=1;i+(1<<j)-1<=n;i++)
                dp[i][j]=max(dp[i][j-1],dp[i+(1<<(j-1))][j-1]);
        m=read();
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            int s=read(),t=read();
            int f,nowx,nowy,mx;
            bool havx,havy;
            nowx=lower_bound(year+1,year+1+n,s)-year,//查找年份为s的下标 
            nowy=lower_bound(year+1,year+1+n,t)-year;//          y 
            havx=(s==year[nowx]&&nowx<=n),havy=(t==year[nowy]&&nowy<=n);
            //havx若为1则表明第x年的降水量已知,反之为未知
            //havy同havx 
            if(havx)//已知x值 
            {
                if(havy)//已知x值和y值 
                {
                    mx=Query(nowx+1,nowy-1);//x值和y值已知,只需要查询 x+1->y-1的最值 
                    if(dp[nowy][0]<=mx||dp[nowy][0]>dp[nowx][0])//x的值<y的值||y值<=mx为false 
                        f=0;
                    else if(dp[nowy][0]>mx)// y值>mx,可能为true 
                    {
                        if(nowy-nowx==t-s)//中间没有年份未知,为true 
                            f=1;
                        else//有年份未知,为maybe 
                            f=2;
                    }
                }
                else//x值已知,y值未知 
                {
                    mx=Query(nowx+1,nowy-1);//虽然只是已知x,y还未知,但查询x+1->y-1和x值比较 
                    if(dp[nowx][0]>mx)//mx<x值,maybe 
                        f=2;
                    else//mx>=x值为false 
                        f=0;
                }
            }
            else//未知x值 
            {
                if(havy)//未知x值,已知y值 
                {
                    mx=Query(nowx,nowy-1);//查询x->y-1的最值与y值进行比较 
                    if(dp[nowy][0]<=mx)//y值<=mx 为false 
                        f=0;
                    else//为maybe 
                        f=2;
                }
                else//x值,y值都未知,一定为maybe 
                    f=2;
            }
            if(f==2)
                puts("maybe");
            else if(f==0)
                puts("false");
            else
                puts("true");
         } 
        fclose(stdin);
        fclose(stdout);
        return 0;
    }
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