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RMQ((Range Minimum/Maximum Query))ST算法

时间:2019-07-06 22:41:25      阅读:130      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

给定一个数组,求出给定区间[l,r]中元素的最大值或最小值或者最值的索引。

一看到这个题目,简单,看我暴力出奇迹。暴力当然是可行的。但是时间复杂度很高(O(n^2))。线段树,树状数组也可以解决这个问题,复杂度(O(nlogn))的预处理,最终查询为O(次数*logn)。

而今天用ST(Sparse_Tabl)算法,也是O(nlogn)的预处理,但是是单次查询为O(1),挺高效的。

我们现在给定一组数据 n==9,元素为2,4,6,8,9,1,2,3,4。一个二维数组f[MAX][MAX];假设我们求区间最大值的问题。

f[i][j]的定义是这样的,维护从当前i的位置开始,共2^j个元素中的最大值

如果f[i][0]则表示从自身到自身(2^0==1)的元素的最大值。f[i][1]表示从自身到下一个元素(2^1==2)中最大的那个。依次类推。

但是,这个二维数组也是有范围的。总共就n个元素,所以j的最大值为log2(n),而i的范围则是受j的范围影响的。即j每次跨度越小,i的范围就越大,如果j的跨度较大,i的范围就小。

另外,f数组的计算过程如下

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f[1][0]就是数组本身,f[1][1]就是自己和下一个元素的最大值,f[1][2]是自己和后三个元素中的最大值(共2^2==4个),而这个不需要重新去比较4个,而是在f[1][1](有前两个和后两个的最大值)的基础上,比较2个就好了。

这样,每一个元素往后的2^k次方的中的最大值就保存下来了。

那么,如何计算给定区间[i,j]中的最大值呢

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上图中,根据范围分别算出两个子区间的f[i][j]中的i和j,即f[i][j-1]和f[i+1<<(j-1)][j-1],子区间范围是k==8。

那么,两个子区间的范围k怎么确定呢?很简单,根据i到j的范围,k<log2(j-i+1),即不超过要求范围[i,j]的2^k的最大的那个k。这样,无论如何,两个子区间都能完全覆盖整个所求区间,重叠了也不会影响结果。

图中找出2^3==8< 12,子区间是重叠的,如果[i,j]是4,那么2,2的子区间就行,这个则不重叠。

这样,就能得到问题的解。这个查询时间复杂度是O(1)的,上述计算在预处理中即可完成。

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 1 for(int i = 1;i <= n; i++)
 2     {
 3         f[i][0] = arr[i];//存放最大,从i开始,长度为2^0距离的最大值为自己
 4         v[i][0] = arr[i];//存放最小
 5     }
 6     for(int j = 1; (1<<j)<=n ;j++)//j<=m
 7     {
 8         for(int i = 1;i+(1<<j)-1 <=n ;i++)//i的范围受j的跨度的影响
 9         {    
10             v[i][j] = min( v[i][j-1] , v[i+(1<<(j-1))][j-1]);
11             f[i][j] = max( f[i][j-1] , f[i+(1<<(j-1))][j-1]);
12         }
13     }
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这个题目可以练练手,纯RMQ(线段树当然也ok)---- 传送门

RMQ((Range Minimum/Maximum Query))ST算法

原文:https://www.cnblogs.com/ygsworld/p/11144243.html

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