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algorithm,ACM-ICPC
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數據加載中……

POJ 2762. Balanced Lineup (區間求最值sparsetable算法)

啥也不說了,sparsetable算法的高效性,我真佩服那個發明它的人。Orz...

以下是關于這個算法的講解(我也沒理解透,回頭細細品味吧)

RMQ(Range Minimum/Maximum Query)問題是求區間最值問題。你當然可以寫個O(n)的(怎么寫都可以吧=_=),但是萬一要詢問最值1000000遍,估計你就要掛了。這時候你可以放心地寫一個線段樹(前提是不寫錯)O(logn)的復雜度應該不會掛。但是,這里有更牛的算法,就是ST算法,它可以做到O(nlogn)的預處理,O(1)!?。〉鼗卮鹈總€詢問。

       來看一下ST算法是怎么實現的(以最大值為例):

       首先是預處理,用一個DP解決。設a[i]是要求區間最值的數列,f[i, j]表示從第i個數起連續2^j個數中的最大值。例如數列3 2 4 5 6 8 1 2 9 7 ,f[1,0]表示第1個數起,長度為2^0=1的最大值,其實就是3這個數。f[1,2]=5,f[1,3]=8,f[2,0]=2,f[2,1]=4……從這里可以看出f[i,0]其實就等于a[i]。這樣,Dp的狀態、初值都已經有了,剩下的就是狀態轉移方程。我們把f[i,j]平均分成兩段(因為f[i,j]一定是偶數個數字),從i到i+2^(j-1)-1為一段,i+2^(j-1)到i+2^j-1為一段(長度都為2^(j-1))。用上例說明,當i=1,j=3時就是3,2,4,5 和 6,8,1,2這兩段。f[i,j]就是這兩段的最大值中的最大值。于是我們得到了動規方程F[i, j]=max(F[i,j-1], F[i + 2^(j-1),j-1]).

 

接下來是得出最值,也許你想不到計算出f[i,j]有什么用處,一般毛想想計算max還是要O(logn),甚至O(n)。但有一個很好的辦法,做到了O(1)。還是分開來。如在上例中我們要求區間[2,8]的最大值,就要把它分成[2,5]和[5,8]兩個區間,因為這兩個區間的最大值我們可以直接由f[2,2]和f[5,2]得到。擴展到一般情況,就是把區間[L,R]分成兩個長度為2^n的區間(保證有f[i,j]對應)。直接給出表達式:

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

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

這樣就計算了從i開始,長度為2^t次的區間和從r-2^i+1開始長度為2^t的區間的最大值(表達式比較煩瑣,細節問題如加1減1需要仔細考慮.

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 閱讀(1562) 評論(2)  編輯 收藏 引用

評論

# re: POJ 2762. Balanced Lineup (區間求最值sparsetable算法)  回復  更多評論   

算法基于倍增的思想。 以空間換取時間的典范(空間開銷O(nlogn))。
擴展閱讀: LCA與RMQ的相互轉換等。
2010-04-28 22:45 | Ocean

# re: POJ 2762. Balanced Lineup (區間求最值sparsetable算法)  回復  更多評論   

謝謝指點~@Ocean
2010-04-29 16:41 | M.J

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