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    RMQ(Range Minimum/Maximum Query)问题是求区间最值问题。可以写一个线段树,但是预处理和查询的复杂度都是O(logn)。这里有更牛的算法,就是ST算法,它可以做到O(nlogn)的预处理,O(1)!!!地回答每个询问。
    来看一下ST算法是怎么实现的(以最大值为例):
      
    首先是预处理,用一个DP解决。设a[i]是要求区间最值的数列,f[i,j]表示从第i个数起连续2^j个数中的最大值。例如数列3 2 4 5 6 8 1 2 9 7 ,f[1,0]表示第1个数起,长度为2^0=1的最大值,其实就是3这个数。f[1,2]=5,f[1,3]=8,f[2,0]=2,f[2,1]=4……从这里可以看出f[i,0]其实就等于a[i]。这样,Dp的状态、初值都已经有了,剩下的就是状态转移方程。我们把f[i,j]平均分成两段(因为f[i,j]一定是偶数个数字),从i到i+2^(j-1)-1为一段,i+2^(j-1)到i+2^j-1为一段(长度都为2^(j-1))。用上例说明,当i=1,j=3时就是3,2,4,5 和 6,8,1,2这两段。f[i,j]就是这两段的最大值中的最大值。于是我们得到了动规方程F[i,j]=max(F[i,j-1],F[i+2^(j-i),j-1]).
    
    接下来是得出最值,也许你想不到计算出f[i,j]有什么用处,一般毛想想计算max还是要O(logn),甚至O(n)。但有一个很好的办法,做到了O(1)。还是分开来。如在上例中我们要求区间[2,8]的最大值,就要把它分成[2,5]和[5,8]两个区间,因为这两个区间的最大值我们可以直接由f[2,2]和f[5,2]得到。扩展到一般情况,就是把区间[l,r]分成两个长度为2^n的区间(保证有f[i,j]对应)。直接给出表达式:

 f[i,j] 表示 从第 i 个数数 2^j 中最小的数
那么:
        最大值 f[i,j]=max(f[i,j-1],f[i+2^(j-1),j-1]);
        最小值 f[i,j]=min(f[i,j-1],f[i+2^(j-1),j-1]);


模板:
#include <iostream>
#include 
<math.h>
#define max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
#define min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))
 
using namespace std;
 
const int maxn=50001;
 
int h[maxn];
 
int mx[maxn][16],mn[maxn][16];
int n,q;
 
 
void rmq_init()
 
{
     
int i,j;
     
for(j=1;j<=n;j++) mx[j][0]=mn[j][0]=h[j];
     
int m=floor(log((double)n)/log(2.0));
     
for(i=1;i<=m;i++){
         
for(j=n;j>0;j--){
             mx[j][i]
=mx[j][i-1];
             
if(j+(1<<(i-1))<=n) mx[j][i]=max(mx[j][i],mx[j+(1<<(i-1))][i-1]);
         }

    }

    
for(i=1;i<=m;i++){
         
for(j=n;j>0;j--){
            mn[j][i]
=mn[j][i-1];
             
if(j+(1<<(i-1))<=n) mn[j][i]=min(mn[j][i],mn[j+(1<<(i-1))][i-1]);
         }

     }

 }

 
 
int rmq(int l,int r)
 
{
     
int m=floor(log((double)(r-l+1))/log(2.0));
    
int a=max(mx[l][m],mx[r-(1<<m)+1][m]);
     
int b=min(mn[l][m],mn[r-(1<<m)+1][m]);
    
return a-b;   
 }

 
 
int main()
 
{
     
int i,l,r;
     scanf(
"%d%d",&n,&q);
     
for(i=1;i<=n;i++) scanf("%d",&h[i]);
     rmq_init();
     
for(i=0;i<q;i++){
         scanf(
"%d%d",&l,&r);
         printf(
"%d\n",rmq(l,r));
     }


 }


posted on 2009-08-06 09:59 baby-fly 阅读(1603) 评论(2)  编辑 收藏 引用 所属分类: Algorithm

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# re: ST算法求解RMQ问题 2010-05-01 11:24 Perhack
写的很好。。。  回复  更多评论
  

# re: ST算法求解RMQ问题 2010-08-09 09:10 koma
大牛 , 貌似这个版本没线段树快哟  回复  更多评论
  


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