(2) ( RMQ 区间最值问题) 给定序列 次询问,每次询问给定 ,求 。
为了解决该问题,有一个算法叫 the Method of Four Russians ,其时间复杂度为 ,步骤如下:
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建立 Cartesian(笛卡尔)树,将问题转化为树上的 LCA(最近公共祖先)问题。
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对于 LCA 问题,可以考虑其 Euler 序(即按照 DFS 过程,经过所有点,环游回根的序列),即求 Euler 序列上两点间一个新的 RMQ 问题。
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注意新的问题为 RMQ,即相邻两点的深度差一定为 。
下面解决这个 RMQ 问题,“序列”指 Euler 序列:
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设 为 Euler 序列长度。取 将序列每 个分为一大块, 使用 ST 表(倍增表)处理大块间的 RMQ 问题,复杂度 。
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(重点) 对于一个块内的 RMQ 问题,也需要 的算法。由于差分数组 种,可以预处理出所有情况下的最值位置,预处理复杂度 ,不超过 。
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最终,对于一个查询,可以转化为中间整的大块的 RMQ 问题,以及两端块内的 RMQ 问题。
试补全程序。
#include <iostream>#include <cmath> using namespace std; const int MAXN = 100000, MAXT = MAXN << 1;const int MAXL = 18, MAXB = 9, MAXC = MAXT / MAXB; struct node { int val; int dep, dfn, end; node *son[2]; // son[0], son[1] 分别表示左右儿子} T[MAXN]; int n, t, b, c, Log2[MAXC + 1];int Pos[(1 << (MAXB - 1)) + 5], Dif[MAXC + 1];node *root, *A[MAXT], *Min[MAXL][MAXC]; void build() { // 建立 Cartesian 树 static node *S[MAXN + 1]; int top = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { node *p = &T[i]; while (top && S[top]->val < p->val) ①; if (top) ②; S[++top] = p; } root = S[1];} void DFS(node *p) { // 构建 Euler 序列 A[p->dfn = t++] = p; for (int i = 0; i < 2; i++) if (p->son[i]) { p->son[i]->dep = p->dep + 1; DFS(p->son[i]); A[t++] = p; } p->end = t - 1;} node *min(node *x, node *y) { return ③ ? x : y;} void ST_init() { b = (int)(ceil(log2(t) / 2)); c = t / b; Log2[1] = 0; for (int i = 2; i <= c; i++) Log2[i] = Log2[i >> 1] + 1; for (int i = 0; i < c; i++) { Min[0][i] = A[i * b]; for (int j = 1; j < b; j++) Min[0][i] = min(Min[0][i], A[i * b + j]); } for (int i = 1, l = 2; l <= c; i++, l <<= 1) for (int j = 0; j + l <= c; j++) Min[i][j] = min(Min[i - 1][j], Min[i - 1][j + (l >> 1)]);} void small_init() { // 块内预处理 for (int i = 0; i <= c; i++) for (int j = 1; j < b && i * b + j < t; j++) if (④) Dif[i] |= 1 << (j - 1); for (int S = 0; S < (1 << (b - 1)); S++) { int mx = 0, v = 0; for (int i = 1; i < b; i++) { ⑤; if (v < mx) { mx = v; Pos[S] = i; } } }} node *ST_query(int l, int r) { int g = Log2[r - l + 1]; return min(Min[g][l], Min[g][r - (1 << g) + 1]);} node *small_query(int l, int r) { // 块内查询 int p = l / b; int S = ⑥; return A[l + Pos[S]];} node *query(int l, int r) { if (l > r) return query(r, l); int pl = l / b, pr = r / b; if (pl == pr) { return small_query(l, r); } else { node *s = min(small_query(l, pl * b + b - 1), small_query(pr * b, r)); if (pl + 1 <= pr - 1) s = min(s, ST_query(pl + 1, pr - 1)); return s; }} int main() { int m; cin >> n >> m; for (int i = 0; i < n; i++) cin >> T[i].val; build(); DFS(root); ST_init(); small_init(); while (m--) { int l, r; cin >> l >> r; cout << query(T[l].dfn, T[r].dfn)->val << endl; } return 0;}①处应填( )
②处应填( )
③处应填( )
④处应填( )
⑤处应填( )
⑥处应填( )