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浅谈分块算法经典问题&优化

时间:2020-07-16 23:09:16      阅读:118      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

首先,我们知道,分块是一种优雅的暴力,他可以很灵活的变通,下面,我整理了几道分块的经典题目跟大家分享(持续更新中):  

1.区间加,区间求小于 k 的数的个数。

这是分块里比较经典的一道题目了。首先看区间加,我们把序列分成 n/S 个块(S为块长),对每个不完整的块(角块),直接暴力加,因为块长为 S,所以这里的复杂度是 O(S),不会太大,然后我们把每个完整的区间,打上一个tag,这个tag里边记录的是这个整块一共加了多少,这样,复杂度最坏就是 O(n/S),为了均衡,所以一般我们的块长取 √n。

再就是区间求小于个数,一开始我们肯定没啥想法,但是大家肯定都用过二分吧,在本来有序的序列里边,我们可以二分查找一下这个个数,这样就可以做到log的时间复杂度求出整块小于 k 的个数了。但是好像直接二分似乎麻烦了一些,这时候就可以请出万能的STL的。

在STL库的vector中,我们可以这样查找小于 k 的数的个数

vector<int>v;
//do something...
v.lower_bound(v.begin(),v.end(),k)

这里边用到了一个东西叫lower_bound,这是个好东西,可以在log时间复杂度内求区间小于 k 的数的个数,所以我们就想,是不是也可以将每个块放进这样一个vector里边,对每个块进行排序(复杂度O(nlogn)),然后还是那个思路,角块直接暴力统计,对于每个完整的块,用lower_bound二分一下(k-这块的tag)这个值,就可以在单次 O(S*logS) 的复杂度内求出小于 k 的个数。

所以我们不得不感叹,STL大法好\(^o^)/~

但是有个小问题,我们有可能在角块加的时候,使原本有序的一块变得乱序,及时不是乱序的,块里边的数也改变了,于是我们还得加一个步骤,就是整块重构。

重构其实也很简单,就是直接将这个块清空,然后把修改过后的数放进原这块的vector,然后排个序,就完事了。

最后分析一下复杂度 :

     预处理  nlogS
     区间加    S
区间小于k的个数 SlogS

所以总体的复杂度是 O(nlogS+mSlogS)

S取 sqrtn 或 n/m

上代码:  

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int maxn=5e4+5;
inline int read()
{
    int x=0,f=1;char ch=getchar();
    while(ch<0||ch>9){if(ch==-)f=-1;ch=getchar();}
    while(ch>=0&&ch<=9){x=(x<<1)+(x<<3)+(ch^48);ch=getchar();}
    return x*f;
}
inline void print(int x)
{
     if(x<0) putchar(-),x=-x;
     if(x>9) print(x/10);
     putchar(x%10+0);
}
int size;int belong[maxn],a[maxn],taga[maxn];
vector<int>s[505];
int n;
inline void reconstruct(int pos)
{
    s[pos].clear();
    for(int i=(pos-1)*size+1;i<=min(size*pos,n);i++)s[pos].push_back(a[i]);
    sort(s[pos].begin(),s[pos].end());
}
inline void add(int l,int r,int k)
{
    for(int i=l;i<=min(belong[l]*size,r);i++)a[i]+=k;
    reconstruct(belong[l]);
    if(belong[l]!=belong[r])
    {
        for(int i=(belong[r]-1)*size+1;i<=r;i++)a[i]+=k;
        reconstruct(belong[r]);
    }
    for(int i=belong[l]+1;i<=belong[r]-1;i++)taga[i]+=k;
}
inline int search(int l,int r,int k)
{
    int ans=0;
    for(int i=l;i<=min(belong[l]*size,r);i++)if(a[i]+taga[belong[i]]<k)ans++;
    if(belong[l]!=belong[r])
    {
        for(int i=(belong[r]-1)*size+1;i<=r;i++)if(a[i]+taga[belong[i]]<k)ans++;
    }
    for(int i=belong[l]+1;i<=belong[r]-1;i++)
    {
        int x=k-taga[i];
        ans+=lower_bound(s[i].begin(),s[i].end(),x)-s[i].begin();
    }
    return ans;
}
int main()
{
    n=read();
    for(int i=1;i<=n;i++)a[i]=read();
    size=sqrt(n);
    for(int i=1;i<=n;i++)belong[i]=(i-1)/size+1,s[belong[i]].push_back(a[i]);
    for(int i=1;i<=belong[n];i++)sort(s[i].begin(),s[i].end());
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        int cz,l,r,k;
        cz=read();l=read();r=read();k=read();
        if(cz==0)add(l,r,k);
        if(cz==1)print(search(l,r,k*k)),putchar(\n);
    } 
    return 0;
}

给出题目链接——loj分块入门2

2.区间加,区间第k小

看到第 k 小,我们首先想到的是动态开点线段树——主席树,但是看到区间加,主席树就熄火了,平衡树似乎也很难做到,于是我们考虑万能的分块。

这一题与上一题类似,我们可以把这些操作也放在vector里边。我们将每块对应的数放进一个vector并将每一块排序,区间加直接整块打tag,角块每个数暴力加并重新排序。区间第k小,我们考虑二分套二分:第 k 小就在这个序列中比这个数小的个数有 k 个,

于是我们在外围二分一个数值,内部用上一题的方法统计比传进来的这个数值小的个数,最后直接输出就OK了,具体看代码。

#pragma GCC optimize("O3")
#pragma GCC optimize("Ofast","-funroll-loops","-fdelete-null-pointer-checks")
#pragma GCC target("ssse3","sse3","sse2","sse","avx2","avx")
#include<bits/stdc++.h>
#define size block
typedef long long ll;
using namespace std;
const int maxn=1e5+5;
const ll Inf=9999999999;
struct istream{
    char buf[23333333],*s;
    inline istream(){
        buf[fread(s=buf,1,23333330,stdin)]=\n;
        fclose(stdin);
    }
    inline istream&operator>>(int&d){
        d=0;
        for(;!isdigit(*s);++s);
        while(isdigit(*s))
        d=(d<<3)+(d<<1)+(*s++^0);
        return*this;
    }
}read;
/*inline void print(int x)
{
    if(x==0){putchar(‘0‘);return;}if(x<0)putchar(‘-‘),x=-x;
    int len=0,buf[15];while(x)buf[len++]=x%10,x/=10;
    for(register int i=len-1;i>=0;i--)putchar(buf[i]+‘0‘);return;
}*/
struct ostream{
    char buf[8000005],*s;
    inline ostream(){s=buf;}
    inline ostream&operator<<(int d){
        if(!d){
            *s++=0;
        }else{
            static int w;
            for(w=1;w<=d;w*=10);
            for(;w/=10;d%=w)*s++=d/w^0;
        }
        return*this;
    }
    inline ostream&operator<<(const char&c){*s++=c;return*this;}
    inline void flush(){
        fwrite(buf,1,s-buf,stdout);
        s=buf;
    }
    inline~ostream(){flush();}
}print;
int a[maxn],belong[maxn],tag[maxn];
vector<int>s[505];
int block;int n,m;
inline void reduce(int pos)
{
    s[pos].clear();
    for(register int i=(pos-1)*size+1;i<=min(pos*size,n);i++)s[pos].push_back(a[i]);
    sort(s[pos].begin(),s[pos].end());
}
inline void add(int l,int r,int k)
{
    for(register int  i=l;i<=min(belong[l]*size,r);i++)a[i]+=k;
    reduce(belong[l]);
    if(belong[l]!=belong[r])
    {
        for(register int i=(belong[r]-1)*size+1;i<=r;i++)a[i]+=k;
        reduce(belong[r]);
    }
    for(register int i=belong[l]+1;i<=belong[r]-1;i++)tag[i]+=k;
}
inline bool _find(int l,int r,int sum,int emm)
{
    int ans=0;
    for(register int i=l;i<=min(belong[l]*size,r);i++)if(a[i]+tag[belong[l]]<sum)ans++;
    if(belong[l]!=belong[r])
    {
        for(register int i=(belong[r]-1)*size+1;i<=r;i++)if(a[i]+tag[belong[r]]<sum)ans++;
    }
    for(register int i=belong[l]+1;i<=belong[r]-1;i++)
    {
        int x=sum-tag[i];
        ans+=lower_bound(s[i].begin(),s[i].end(),x)-s[i].begin();
    }
    return ans<emm?true:false;
}
inline ll get(int l,int r,bool x)
{
    ll m=x?Inf:-Inf;
    for(register int i=l;i<=min(belong[l]*size,r);i++)m=x?min(m,(ll)a[i]+tag[belong[l]]):max(m,(ll)a[i]+tag[belong[l]]);
    if(belong[l]!=belong[r])
    {
        for(register int i=(belong[r]-1)*size+1;i<=r;i++)m=x?min(m,(ll)a[i]+tag[belong[r]]):max(m,(ll)a[i]+tag[belong[r]]);
    }
    for(register int i=belong[l]+1;i<=belong[r]-1;i++)
    {
        m=x?min(m,(ll)s[i][0]+tag[i]):max(m,(ll)s[i][size-1]+tag[i]);
    }
    return m;
}
inline ll search(int l,int r,int k)
{
    ll m=get(l,r,1),n=get(l,r,0);
    while(m<n)
    {
        ll mid=((m+n)>>1)+1ll;
        if(_find(l,r,mid,k))m=mid;
        else n=mid-1;
    }
    return m;
}
int main()
{
    read>>n>>m;block=(int)1.0*sqrt(n)*log(n);
    for(register int i=1;i<=n;i++)read>>a[i];
    for(register int i=1;i<=n;i++)belong[i]=(i-1)/size+1,s[belong[i]].push_back(a[i]);
    for(register int i=1;i<=belong[n];i++)sort(s[i].begin(),s[i].end());
    for(register int i=1;i<=m;i++)
    {
        int cz,l,r,k;
        read>>cz>>l>>r>>k;
        if(cz==1){int p=search(l,r,k);print<<p<<\n;}
        else add(l,r,k);
    }
}

 

 但是这样很暴力,复杂度大概是 O(n√nlog2n)的,所以我们考虑优化。

首先上一句名言:一杯茶,一包烟,一个块长调一天。

祝你们调块长顺利昂(

块长大概想我上面那样,取 logn*sqrt(n) 是最优的。

第二就是,重排的时候,可以用归并排序,时间大概是线性的。

第三,两个边零散点二分的时候,用归并排序讲和成一个块,这样就可以用log^2的时间复杂度求出。

代码等我码出来之后再给。

给出题目链接——

P5356 [Ynoi2017]由乃打扑克

浅谈分块算法经典问题&优化

原文:https://www.cnblogs.com/bovine-kebi/p/13192862.html

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