• 可持久化线段树的学习(区间第k大和查询历史版本的数据)(杭电多校赛第二场1011)


    以前我们学习了线段树可以知道,线段树的每一个节点都储存的是一段区间,所以线段树可以做简单的区间查询,更改等简单的操作。

    而后面再做有些题目,就可能会碰到一种回退的操作。这里的回退是指回到未做各种操作之前的状态。

    回退的时候,如果暴力点,就直接将每步所操作的线段树都存下来,然后直接翻阅回去,这种方法虽然简单,但是对空间和时间的需求太大了,肯定不能过。

    所以这时候我们就可以选择可持久化操作。

    可持久化是数据结构里面的一种方法,其总体就是把一个数据结构的历史状态全部都保存下来,从而能够快速的查找之前出现过的某个操作的结果,并且还可以对其继续操作。但是与直接暴力不一样,做修改的时候,每一次修改,只有一条链上的节点被修改,而其他的节点信息都没有变。因此,我们就可以只对这一次的修改操作新建包括一个新根在内的logn个节点,其他的节点我们与上一课树共用。这样一来,我们既能保存之前的信息,又能进行修改操作。

    而一般常用的数据结构里面用到的可持久化的线段树。

    可持久化的线段树,又叫主席树。其思想大概就如图。在每一步的线段树操作后将改变的那一条链给单独拎出来,然后新建一次链,而没有改变的链就不动,再将新链与不动的那部分重新组合一下,就成了。

    直接看模板裸题吧 https://www.luogu.org/problemnew/show/P3919

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    typedef long long int ll;
    typedef unsigned long long int ull;
    const int inf = 0x3f3f3f3f;
    int dir[8][2]={{1,0},{0,1},{1,1},{1,-1},{-1,1},{-1,-1},{0,-1},{-1,0}};
    #define pi acos(-1)
    #define ls rt<<1
    #define rs rt<<1|1
    #define me0(s) memset(s,0,sizeof(s))
    #define me1(s) memset(s,1,sizeof(s))
    #define mef(s) memset(s,-1,sizeof(s))
    #define meinf(s) memset(s,inf,sizeof(s))
    const int N=1e5+5;
    struct node{
        int lc,rc;
        ll v;
    }tr[N<<8];
    int root[N<<5]; // root[i]表示版本号为i的线段树的根节点编号
    ll a[N];
    int n,m,tot;
    int build(int l,int r){
        int pos=++tot;
        if(l==r){
            tr[pos].v=a[l];
        }
        else{
            int m=(l+r)>>1;
            tr[pos].lc=build(l,m);
            tr[pos].rc=build(m+1,r);
        }
        return pos;
    }
    int query(int pos,int p,int l,int r){ //查询版本pos中a[p]的值
        if(l==r){
            return tr[pos].v;
        }
        int m=(l+r)>>1;
        if(p<=m) return query(tr[pos].lc,p,l,m);
        else return query(tr[pos].rc,p,m+1,r);
    }
    int update(int old,int p,int c,int l,int r){
    //在old版本上修改a[p]为c
        int pos=++tot;
        if(l==r){
            tr[pos].v=c;
            return pos;
        }
        tr[pos].lc=tr[old].lc;
        tr[pos].rc=tr[old].rc; //复制以前的树
        int m=(l+r)>>1; 
        if(p<=m) tr[pos].lc=update(tr[old].lc,p,c,l,m);
        else tr[pos].rc=update(tr[old].rc,p,c,m+1,r);
        return pos;
    }
    int main(int argc, char * argv[]) 
    {
        std::ios::sync_with_stdio(false);
        while(cin>>n>>m){
            tot=0;
            for(int i=1;i<=n;i++) cin>>a[i];
            root[0]=build(1,n);
            int v,x,l,w;
            for(int i=1;i<=m;i++){
                cin>>v>>x>>l;
                if(x==1){
                    cin>>w;
                    root[i]=update(root[v],l,w,1,n);
                }
                else{
                    root[i]=root[v];
                    cout<<query(root[v],l,1,n)<<endl;
                }
            }
        }
        return 0;
    }

    然后是用主席树求区间第k大/小的板子题目

    https://www.luogu.org/problemnew/show/P3834

    //区间第k小
    #include<bits/stdc++.h>
    #define ll long long int 
    using namespace std;
    const int maxn=1e5+6;
    ll cnt,n,m,x,y,k,a[maxn];
    int root[maxn];
    struct node{
        int l,r,sum;  
    }tr[maxn*40];
    vector<int> v;
    void init(){
        cnt=0;
        tr[cnt].l=0;
        tr[cnt].r=0;
        tr[cnt].sum=0;
        root[cnt]=0;
        v.clear();
    }
    ll getid(ll x){
        return lower_bound(v.begin(),v.end(),x)-v.begin()+1;
    }
    void update(int l,int r,int &x,int y,int pos){
        tr[++cnt]=tr[y];
        tr[cnt].sum++;
        x=cnt;
        if(l==r) return ;
        int m=(l+r)>>1;
        if(pos<=m) update(l,m,tr[x].l,tr[y].l,pos);
        else update(m+1,r,tr[x].r,tr[y].r,pos);
    }
    ll query(ll l,ll r,ll x,ll y,ll k){
        if(l==r) return l;
        ll m=(l+r)>>1;
        ll sum=tr[tr[y].l].sum-tr[tr[x].l].sum;
        if(sum>=k) return query(l,m,tr[x].l,tr[y].l,k);
        else return query(m+1,r,tr[x].r,tr[y].r,k-sum);
    }
    int main(){
            cin>>n>>m;
            init();
            for(int i=1;i<=n;i++){
                 scanf("%lld",&a[i]);
                 v.push_back(a[i]);
            }
            sort(v.begin(),v.end());
            v.erase(unique(v.begin(),v.end()),v.end());
            for(int i=1;i<=n;i++)
                update(1,n,root[i],root[i-1],getid(a[i]));
            while(m--){
                int l,r,k;
                cin>>l>>r>>k;
                cout<<v[query(1,n,root[l-1],root[r],k)-1]<<endl;
            }
        return 0;
    }

    还有一题杭电多校赛第二场的:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=6601

    给定数组a,求所给定的区间的内能构成的最大的三角形的周长。

    首先想到的是数组内排序,然后一个一个遍历,那么复杂度就达到了O(mnlogn),肯定超时了。

    然后赛后补题,用主席树求出区间的第k小的值,然后代替排序。

    //区间第k小
    #include<bits/stdc++.h>
    #define ll long long int 
    using namespace std;
    const int maxn=1e5+6;
    ll cnt,n,m,x,y,k,a[maxn];
    int root[maxn];
    struct node{
        int l,r,sum;  
    }tr[maxn*40];
    vector<int> v;
    void init(){
        cnt=0;
        tr[cnt].l=0;
        tr[cnt].r=0;
        tr[cnt].sum=0;
        root[cnt]=0;
        v.clear();
    }
    ll getid(ll x){
        return lower_bound(v.begin(),v.end(),x)-v.begin()+1;
    }
    void update(int l,int r,int &x,int y,int pos){
        tr[++cnt]=tr[y];
        tr[cnt].sum++;
        x=cnt;
        if(l==r) return ;
        int m=(l+r)>>1;
        if(pos<=m) update(l,m,tr[x].l,tr[y].l,pos);
        else update(m+1,r,tr[x].r,tr[y].r,pos);
    }
    ll query(ll l,ll r,ll x,ll y,ll k){
        if(l==r) return l;
        ll m=(l+r)>>1;
        ll sum=tr[tr[y].l].sum-tr[tr[x].l].sum;
        if(sum>=k) return query(l,m,tr[x].l,tr[y].l,k);
        else return query(m+1,r,tr[x].r,tr[y].r,k-sum);
    }
    int main(){
        while(~scanf("%lld%lld",&n,&m)){
            init();
            for(int i=1;i<=n;i++){
                 scanf("%lld",&a[i]);
                 v.push_back(a[i]);
            }
            sort(v.begin(),v.end());
            v.erase(unique(v.begin(),v.end()),v.end());
            for(int i=1;i<=n;i++)
                update(1,n,root[i],root[i-1],getid(a[i]));
            while(m--){
                int l,r;
                scanf("%d%d",&l,&r);
                ll l1=0,l2=0,l3=0;
                ll ans=-1;
                if(r-l+1<3)printf("-1
    ");
                else{
                    for(int k=(r-l+1);k>0;k--){
                        int x=v[query(1,n,root[l-1],root[r],k)-1];
                        if(l1==0) l1=x;
                        else if(l2==0) l2=x;
                        else if(l3==0) l3=x;
                        else{
                            l1=l2;
                            l2=l3;
                            l3=x;
                        }
                        if(l3+l2>l1) {
                            ans=1ll*l1+l2+l3;
                            break;
                        }
                    }
                    printf("%lld
    ",ans);
                }
            }
        }    
        return 0;
    }
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