• 疯子的算法总结14--ST算法(区间最值)


    借助倍增和动态规划可以实现O(1)的时间复杂度的查询

    预处理:
    ①区间DP   转移方程  f[i][j] = min(MAX同理)(f[i][j - 1],f[i + ][j - 1])  f[i][j]表示从i位置开始的后2^j个数中的最大值

    用f[i][j]表示从j到j+2^i-1的最小值(长度显然为2^i)。
    任意一段的最小值显然等于min(前半段最小值,后半段最小值)。
    那么f[i][j]如何用其他状态来继承呢?
    j到j+2^i-1的长度为2^i,那么一半的长度就等于2^(i-1)。
    那么前半段的状态表示为f[i-1][j]。
    后半段的长度也为2^(i-1),起始位置为j+2^(i-1)。
    那么后半段的状态表示为f[i-1][j+2^(i-1)]。

    ②不过区间在增加时,每次并不是增加一个长度,而是基于倍增思想,用二进制右移,每次增加2^i个长度 ,最多增加logn次

    这样预处理了所有2的幂次的小区间的最值

     关于倍增法链接

    查询:
    ③对于每个区间,分成两段长度为的区间,再取个最值(这里的两个区间是可以有交集的,因为重复区间并不影响最值)

    比如3,4,6,5,3一种分成3,4,6和6,5,3,另一种分成3,4,6和5,3,最大值都是6,没影响。

    首先明确 2^log(a)>a/2
    这个很简单,因为log(a)表示小于等于a的2的最大几次方。比如说log(4)=2,log(5)=2,log(6)=2,log(7)=2,log(8)=3,log(9)=3…….
    那么我们要查询x到y的最小值。设len=y-x+1,t=log(len),根据上面的定理:2^t>len/2,从位置上来说,x+2^t越过了x到y的中间!
    因为位置过了一半,所以x到y的最小值可以表示为min(从x往后2^t的最小值,从y往前2^t的最小值),前面的状态表示为f[t][x]
    设后面(从y往前2^t的最小值)的初始位置是k,那么k+2^t-1=y,所以k=y-2^t+1,所以后面的状态表示为f[t][y-2^t+1]
    所以x到y的最小值表示为f(f[t][x],f[t][y-2^t+1]),所以查询时间复杂度是O(1)

    ④所以O(nlogn)预处理,O(1)查询最值  但不支持修改
    预处理时间复杂度O(nlogn),查询时间O(1)。

    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #include<cstdlib>
    #include<cmath>
    using namespace std;
    int map[1000005][20];
    int N,K;
    void work()
    {
        int i,j;
        for(j=1;1<<j<=N;j++)
        for(i=1;i+(1<<j)-1<=N;i++)//i+(1<<j)-1<=n是为了保证区间左端点不超出总数n
        map[i][j]=min(map[i][j-1],map[i+(1<<j-1)][j-1]);//实质是动态规划
    }
    int question(int z,int y)
    {
        int x=int (log(y-z+1)/log(2));//注意y-z要加一才为区间长度
        return min(map[z][x],map[y-(1<<x)+1][x]);//分别以左右两个端点为基础,向区间内跳1<<x的最
    //大值;
    }
    int main()
    {
     
        scanf("%d",&N);//输入数据总数
        scanf("%d",&K);//输入询问次数k
        for(int i=1;i<=N;i++)
        scanf("%d",&map[i][0]);//数据输入加初始化,即从i开始向右走2的0次方的区间中的最大值,(注//意i到i的长度为一)。
        work();//预处理
        for(int i=1;i<=K;i++)
     
        {
     
            int a,b;
                scanf("%d%d",&a,&b);
                printf("%d ",question(a,b));//输出结果
            }
        return 0;
    }
     
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/lunatic-talent/p/12798699.html
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