RMQ-ST表 专题训练

ST表简介

ST表示解决RMQ问题的一种暴力手段，处理时间(O(nlog_{2}{n}))，查询时间(O(1)),空间(O(nlog_{2}{n})).

处理

ST表的第0列存放第一层数据，即原始数据；
ST表的第1列存放第二层数据，即步长为(2^0)的(min/max)的数据；
ST表的第2列存放步长为(2^1)的(min/max)的数据；
...
以此类推可以看出什么呢？
每一列维护的范围是上一列的2倍，类似树状数组。也就是说，第一列维护自己，第二列维护([i,i+1])，第三列维护([i,i+3])...
到第(log_{2}{n})列时，维护所有的数据。

查询

如何查询呢？
假设查询([x,y])区间内的(min/max)，则我们需要查询的是层数是(k=log_{2}{y-x+1})
有一个定理：$ 2^{log_{2}{diff}}>diff/2 $，因为 $n/2 < log_{x}{diff}<=n，(2^n=diff) $，因此此时第k层的步长为(2^{k}>(y-x+1)/2)正好大于需要查询区间的一半以上

而第k层的(x)行维护了([x,x+2^k-1])的数据，(y-2^k+1)行维护了([y-2^k+1,y])的区间，两者有重复，但是合起来正好覆盖([x,y])的区域
只要取(max([x][k],[y-2^k+1][k]))即可完成。
经典题：
洛谷 P1816忠诚

#include<bits/stdc++.h>
#define FOR(i,a,b) for(int i=a;i<b;i++)
#define FOR2(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++)
#define sync ios::sync_with_stdio(false);cin.tie(0) 
#define ll long long
#define INF  0x3f3f3f3f;
#define MAXN 1000100
#define MOD 10007
#define sf(a,b) read(a),read(b)
using namespace std;
int n,m,arr[MAXN],dp[MAXN][60],x,y;
int main()
{
	cin>>n>>m;
	FOR2(i,1,n)cin>>arr[i],dp[i][0]=arr[i];
	for(int j=1;(1<<j)<=n;j++)
	{
		for(int i=1;i+(1<<j)-1<=n;i++)
		{
			dp[i][j]=min(dp[i][j-1],dp[i+(1<<j-1)][j-1]);//步长为1<<j-1 
		}
	}
	while(m--)
	{
		scanf("%d%d",&x,&y);
		int k=log2(y-x+1);//求第几阶 
		cout<<min(dp[x][k],dp[y-(1<<k)+1][k])<<" ";
	}
	return 0;
 } 

洛谷 P2880平衡的阵容

#include<bits/stdc++.h>
#define FOR(i,a,b) for(int i=a;i<b;i++)
#define FOR2(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++)
#define sync ios::sync_with_stdio(false);cin.tie(0) 
#define ll long long
#define INF  0x3f3f3f3f;
#define MAXN 1000100
#define MOD 10007
#define sf(a,b) read(a),read(b)
using namespace std;
int x,y,n,m,arr[MAXN],dpmax[MAXN][60],dpmin[MAXN][60];
int main()
{
	cin>>n>>m;
	FOR2(i,1,n)cin>>arr[i],dpmax[i][0]=dpmin[i][0]=arr[i];
	for(int j=1;(1<<j)<=n;j++)
		for(int i=1;i+(1<<j)-1<=n;i++)
		{
			dpmax[i][j]=max(dpmax[i][j-1],dpmax[i+(1<<j-1)][j-1]);
			dpmin[i][j]=min(dpmin[i][j-1],dpmin[i+(1<<j-1)][j-1]);
		}
	while(m--)
	{
		cin>>x>>y;
		int k=log2(y-x+1);
		cout<<max(dpmax[x][k],dpmax[y-(1<<k)+1][k])-min(dpmin[x][k],dpmin[y-(1<<k)+1][k])<<endl;;
	}
	return 0;
}

洛谷 P3865模板ST表

#include<bits/stdc++.h>
#define FOR(i,a,b) for(int i=a;i<b;i++)
#define FOR2(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++)
#define sync ios::sync_with_stdio(false);cin.tie(0) 
#define ll long long
#define INF  0x3f3f3f3f;
#define MAXN 1000100
#define MOD 10007
#define sf(a,b) read(a),read(b)
using namespace std;
int n,m,arr[MAXN],dp[MAXN][60],x,y;
int main()
{
	cin>>n>>m;
	FOR2(i,1,n)
	{
		scanf("%d",&arr[i]);
		dp[i][0]=arr[i];
	}
	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]);//步进 
		}
	}
//	for(int i=0;i<=n;i++)
//	{
//		for(int j=0;j<10;j++)
//		{
//			cout<<dp[i][j]<<" ";
//		}
//		cout<<endl;
//	}
	while(m--)
	{
		scanf("%d%d",&x,&y);
		int k=log2(y-x+1);//还原 
		printf("%d
",max(dp[x][k],dp[y-(1<<k)+1][k]));
	}
	return 0;
}