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POJ 2762. Balanced Lineup (区间求最值sparsetable算法)

啥也不说了,sparsetable算法的高效性,我真佩服那个发明它的人。Orz...

以下是关于这个算法的讲解(我也没理解透,回头细细品味吧)

RMQ(Range Minimum/Maximum Query)问题是求区间最值问题。你当然可以写个O(n)的(怎么写都可以吧=_=),但是万一要询问最值1000000遍,估计你就要挂了。这时候你可以放心地写一个线段树(前提是不写错)O(logn)的复杂度应该不会挂。但是,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-1),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:

k := ln(R-L+1) / ln(2);

ans := max(F[L,k], F[R - 2^k+1, k]);

这样就计算了从i开始,长度为2^t次的区间和从r-2^i+1开始长度为2^t的区间的最大值(表达式比较烦琐,细节问题如加1减1需要仔细考虑.

Code:

 1 #include<iostream>
 2 #include<cmath>
 3 #define M 100005
 4 int rmq1[M][30];
 5 int rmq2[M][30];
 6 int a[M];
 7 int N,Q,R,L;
 8 using namespace std;
 9 int max(int a,int b)
10 {
11     if(a>b) return a;
12     else   return b;
13 }
14 int min(int a,int b)
15 {
16     if(a<b) return a;
17     else    return b;
18 }
19 void DP(int N)
20 {
21     int i,j,k;
22     for(i=1;i<=int(log(double(N))/log(2.0));i++)
23         for(j=1;j<=N;j++)
24         {
25             rmq1[j][i]=max(rmq1[j][i-1],rmq1[j+int(pow(2.0,i-1))][i-1]);
26             rmq2[j][i]=min(rmq2[j][i-1],rmq2[j+int(pow(2.0,i-1))][i-1]);
27         }
28 }
29 int search(int i,int j)
30 {
31      int k=(int)(log((double)(j-i+1))/log(2.0));
32      return max(rmq1[i][k],rmq1[j-(1<<k)+1][k])-min(rmq2[i][k],rmq2[j-(1<<k)+1][k]);
33 }
34 int main()
35 {
36     int i,j,k;
37     scanf("%d%d",&N,&Q);
38     for(i=1;i<=N;i++)
39     {
40         scanf("%d",&a[i]);
41         rmq1[i][0]=a[i]; 
42         rmq2[i][0]=a[i];                                                  //初始化
43     }
44     DP(N);
45     while(Q--)
46     {
47         scanf("%d%d",&i,&j);
48         printf("%d\n",search(i,j));
49     }
50 }
51 

posted on 2010-04-25 23:12 M.J 阅读(1528) 评论(2)  编辑 收藏 引用

评论

# re: POJ 2762. Balanced Lineup (区间求最值sparsetable算法)  回复  更多评论   

算法基于倍增的思想。 以空间换取时间的典范(空间开销O(nlogn))。
扩展阅读: LCA与RMQ的相互转换等。
2010-04-28 22:45 | Ocean

# re: POJ 2762. Balanced Lineup (区间求最值sparsetable算法)  回复  更多评论   

谢谢指点~@Ocean
2010-04-29 16:41 | M.J

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