kb-07-RMQ线段树--07(动态规划)

RMQ是一类解决区间最值查询的算法的通称;、一共有四类;在代码中有说明;

下面是ST算法,就是动态规划做法;

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](j≥1)平均分成两段(因为j≥1时,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有什么用处,一般要想计算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对应)。直接给出表达式:

k:=trunc(ln(r-l+1)/ln(2));

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

这样就计算了从l开始,长度为2^k的区间和从r-2^k+1开始长度为2^k的区间的最大值(表达式比较繁琐,细节问题如加1减1需要仔细考虑),二者中的较大者就是整个区间[l,r]上的最大值。

 1 /*
 2 RMQ算法、
 3 RMQ是一个通称,专指区间求最值的算法;
 4 分为:暴力,线段树,动态规划(ST),RMQ标准算法;四种
 5 这一题用普通的线段树也是可以做的,维护区间最大值和区间最小值然后查询区间最值然后做差就行了;
 6 这里用的是动态规划法就是ST;
 7  */
 8 #include<iostream>
 9 #include<cstdio>
10 #include<algorithm>
11 #include<cstring>
12 using namespace std;
13 int n,q;
14 int a[50005]={0},d[50005][100]={0},dd[50005][100]={0};
15 void RMQ_inti_min()
16 {
17     for(int i=0;i<n;i++)
18     {
19         d[i][0]=a[i];
20     }
21     for(int i=1;(1<<i)<=n;i++)//控制的是第二维;
22     {
23         for(int j=0;j+(1<<i)-1<n;j++)
24         {
25              d[j][i]=min(d[j][i-1],d[j+(1<<(i-1))][i-1]);
26         }
27     }
28 }
29 void RMQ_inti_max()
30 {
31     for(int i=0;i<n;i++)
32     {
33         dd[i][0]=a[i];
34     }
35     for(int i=1;(1<<i)<=n;i++)//控制的是第二维;
36     {
37         for(int j=0;j+(1<<i)-1<n;j++)
38         {
39              dd[j][i]=max(dd[j][i-1],dd[j+(1<<(i-1))][i-1]);
40         }
41     }
42 }
43 int RMQ_min(int l,int r)
44 {
45     int k=0;
46     while((1<<(k+1))<=r-l+1)
47         k++;
48     return min(d[l][k],d[r-(1<<k)+1][k]);
49 }
50 int RMQ_max(int l,int r)
51 {
52     int k=0;
53     while((1<<(k+1))<=r-l+1)
54         k++;
55     return max(dd[l][k],dd[r-(1<<k)+1][k]);
56 }
57 int main()
58 {
59     while(scanf("%d%d",&n,&q)!=EOF)
60     {
61         memset(a,0,sizeof(a));
62         memset(d,0,sizeof(d));
63         memset(dd,0,sizeof(dd));
64         for(int i=0;i<n;i++)
65         {
66             scanf("%d",&a[i]);
67         }
68         RMQ_inti_min();
69         RMQ_inti_max();
70         for(int i=0;i<q;i++)
71         {
72             int l,r;
73             scanf("%d%d",&l,&r);
74             int max=RMQ_max(l-1,r-1);
75             int min=RMQ_min(l-1,r-1);
76             printf("%d\n",max-min);
77         }
78     }
79     return 0;
80 }
时间: 2024-10-12 01:09:19

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