数列分块总结——题目总版(hzwer分块九题及其他题目)(分块)

▼魔方 西西 提交于 2020-05-04 06:44:58

闲话

莫队算法似乎还是需要一点分块思想的。。。。。。于是我就先来搞分块啦! 膜拜hzwer学长神犇%%%Orz 这九道题,每一道都堪称经典,强力打Call!点这里进入

算法简述

每一次考试被炸得体无完肤之后,又听到讲题目的Dalao们爆出一句

数据不大,用分块暴力搞一下就AC了

的时候,我就会五体投地,不得翻身。。。。。。 分块?暴力?真的有如此玄学? 直到现在我还是觉得它很笨拙,但要熟练运用(尤其是打大暴力部分分的时候),绝非易事。 没错,分块是优化的暴力,更轻松地资瓷在线,是一种算法思想,主要用来维护区间信息,因此也可以当成数据结构。 当绞尽脑汁也无法发现能用自带log的数据结构(线段树,树状数组,平衡树······)维护的时候,一定不要抛弃它。 一般的分块题目形式,都是给你若干个区间处理操作。这些区间有长有短,直接暴力操作复杂度是$O(n^2)$的。 分块就是为了解决区间过长所导致的低效而出现的。 具体做法,是把数列分成若干个小块,每个小块内部,每个元素的值仍然需要维护,然后再维护整个小块的信息。 对于一个很长的操作区间,其内部一定会包含若干连续的小块对吧。 对这些小块,直接对小块信息操作,不用一个个操作每个元素啦,从而省去了大量时间。 当然,区间两头会有不包含一个完整小块的部分,暴力修改。然而这两头长度加起来不会超过块的长度的两倍,复杂度有保证。

常见题目类型&套路&难度分析(持续更新中)

  1. 维护块信息总和★★☆☆☆ 最裸的一类啦。。。。。。 例题有下面hzwer九题中的1、4

  2. 维护块标记并进行懒处理★★★☆☆ 需要分析复杂度的思路,巧妙地利用题目特点,维护好懒标记并正确释放,但实现难度不高 例题有下面hzwer九题中的5、7和8

  3. 块内维护其它结构★★★☆☆ 思路较清晰,但实现难度加大,常见的类型~~(我只见过的)~~有 —— 有序表,以便资磁块内二分答案等操作,如下面hzwer九题中的2、3 —— 链表,可以方便地插入和删除,更可以高效完成块与块的合并或分裂(重构),如下面hzwer九题中的6 —— 平衡树,更多高级操作,题目仍在发现中(当然,可以把hzwer九题中的3、6两题的操作合在一起)(手动滑稽) —— 。。。。。。

  4. 维护块区间的信息★★★★☆ 解释一下,这里的“块区间”指的是第$l$个块到第$r$个块的信息。如果需要这样维护的话,通常思维难度和实现难度都上了一个档次。 题目仍在发现并落实中。。。。。。(hzwer九题中的9当然是个火题辣,不过利用了离线我用常数更优的莫队水了一下)

题目列表

##hzwer数列分块入门九题 hzwer的题解都很详细了,我再写点自己的东西吧。

分块入门 1 by hzwer

LOJ题目传送门 题面等于洛谷模板树状数组2。。。。。。 不过既然学分块就好好学嘛。 这里的小块信息就是一个加法标记,表示对整个区间的所有数加上标记值。 于是做法就很简单了。 对于这个分块长度(以下设为$m$)的问题,我不是很清楚。对于每个具体的题目,到底该取多少呢? 方便的话,默认$m=\sqrt n$吧。 分析一下单次修改的复杂度。在本题中,整块修改复杂度取决于块的数量,复杂度$O({n\over m})$; 不完整块暴力修改复杂度取决于块的长度,复杂度$O(m)$。 根据基本不等式,${n\over m}+m≥2\sqrt n$当且仅当${n\over m}=m$时等号成立。 于是$m=\sqrt n$。 当然,如果数据是随机的,那么平均情况下的系数考虑一下会得到更好的$m$。 首先,询问区间的平均长度是$n\over 3$(试出来的,我太弱了不会证,欢迎Dalao指教) 然后,暴力修改的部分平均长度肯定是$m$(${m\over 2}×2$),得到带系数的复杂度$O({n\over {3m}}+m)$。 再次用基本不等式得到更优的$m$是$\sqrt{{n\over 3}}$。 目测hzwer的数据是rand的,所以改了以后确实快不少。 贴下代码吧。貌似我的代码永远是最短最丑的。。。。。。

#include<cstdio>
#include<cmath>
int a[50009],b[233];//b为小块加法标记
int main()
{
	register int n,L,i,op,l,r,c;
	scanf("%d",&n);
	L=sqrt(n/3);
	for(i=0;i<n;++i)scanf("%d",&a[i]);
	for(i=0;i<n;++i)
	{
		scanf("%d%d%d%d",&op,&l,&r,&c);
		--l;--r;//为了方便,数组从0下标开始存了
		if(op)printf("%d\n",a[r]+b[r/L]);
		else
		{
			for(;l<=r&&l%L;++l)a[l]+=c;//暴力(左)
			for(;l+L-1<=r;l+=L)b[l/L]+=c;//改块
			for(;l<=r;++l)a[l]+=c;//暴力(右)
		}
	}
	return 0;
}

分块入门 2 by hzwer

LOJ题目传送门 这时候,分块成为了最优解法。 排序预处理,询问操作块内二分,块外暴力。 修改操作块内放加法标记,块外暴力加排序重构。 平均情况下复杂度大致为$O(n\log m+n({n\over m}\log m+m\log m))$ 利用平均系数$m$同样可取$\sqrt{{n\over 3}}$ 实际上我尝试了一下,$\sqrt{{n\over 4}}$即$\sqrt n\over 2$更快。 因为预处理中带了个$m$,加上修改操作中也带有$m$而在上式中为了简便被省略了。 所以$m$适当的更小一点。 还有一点,其实修改操作时对两个不完整部分的重新排序,可以不用写sort。 原块已经排好序,修改相当于给这个有序序列部分元素加上一个相等的值。 那么现在这个序列可以分成两个集合——被加的和没被加的。可以看出这两个集合按在原序列的位置中,仍然是各自有序的。 对两个有序的序列再排序,最高效的不就是二路归并吗? 这样做的话,要在有序序列中额外维护每个元素在原序列中的位置。 扫一遍这个不完整块的时候,根据位置判断是否被加,然后放入对应集合。最后对两个集合归并排序放回有序序列即可。 仅仅对单次修改操作而言,这样做使得复杂度降至$O({n\over m}+m)$,去掉了$\log$。 然而这种写法也有一点常数,也比较麻烦,我就偷了点懒QvQ 上代码

#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define R register
char s[1314520];
int a[54250],b[54250],t[2333];//请忽略丑陋的数组长度定义
#define resort(P) {memcpy(b+P,a+P,L<<2);sort(b+P,b+P+L);}//重构排序
#define in(z) {while(*++p<'-');z=*p&15;while(*++p>'-')z*=10,z+=*p&15;}
int main(){
	fread(s,1,sizeof(s),stdin);
	R char*p=s-1;
	R int n,L,i,op,l,r,c,ans;
	in(n);
	L=sqrt(n)/2;
	for(i=0;i<n;++i)in(a[i]);
	for(;i%L;++i)a[i]=1e9;//人工在最末块尾部插入inf,避免vector带来的常数
	for(i=0;i<n;i+=L)resort(i);//初始化排序
	for(i=0;i<n;++i){
		in(op);in(l);in(r);in(c);
		--l;--r;
		if(op){
			ans=0;c*=c;
			for(;l<=r&&l%L;++l)ans+=a[l]+t[l/L]<c;//暴力(左)
			for(;l+L-1<=r;l+=L)ans+=lower_bound(b+l,b+l+L,c-t[l/L])-b-l;//块内二分统计答案
			for(;l<=r;++l)ans+=a[l]+t[l/L]<c;//暴力(右)
			printf("%d\n",ans);
		}
		else{
			if(l/L==r/L){//在同一个块中,暴力改完走人
				for(;l<=r;++l)a[l]+=c;
				resort(r/L*L);
				continue;
			}
			if(l%L){//暴力(左)
				for(;l%L;++l)a[l]+=c;
				resort(l-L);
			}
			for(;l+L-1<=r;l+=L)t[l/L]+=c;//直接改
			if(r>=l){//暴力(右)
				for(;r>=l;--r)a[r]+=c;
				resort(l);
			}
		}
	}
	return 0;
}

分块入门 3 by hzwer

LOJ题目传送门 基本思路与2差不多,除了二分统计答案的方式。 因此就没什么好说的啦,代码跟上面一样丑,就不贴了

分块入门 4 by hzwer

LOJ题目传送门 题面等于洛谷模板线段树1。。。。。。 相比1,再加上块内总和的维护就好啦,代码也不贴了

分块入门 5 by hzwer

LOJ题目传送门 其实分块不是正解,我还是惯性思维想到了线段树。 反正开方不会超过四次,那可以用带log的数据结构维护。 考虑线段树,弄个标记表示当前节点区间已全部变为0或1,假如两个子区间都打标记了,那么当前区间也打上,以后区间开方碰到有标记就结束掉。 这样复杂度是对的,$O(N\log N)$带上一个不小的常数,但总比分块好点。。。。。。 分块的话也就是在块内搞同样意义的标记嘛!似乎还要写链表,不是很轻松的暴力。。。。。。我还是太懒了 线段树代码(放在这里极其不和谐)

#include<cstdio>
#include<cmath>
#define R register
#define G c=getchar()
inline void in(R int&z){
	R char G;
	while(c<'-')G;
	z=c&15;G;
	while(c>'-')z*=10,z+=c&15,G;
}
const int M=3000000;
int le[M],mi[M],ri[M],s[M],t[M];
#define lc u<<1
#define rc u<<1|1
#define pushup s[u]=s[lc]+s[rc],t[u]=t[lc]&t[rc]//上传和以及标记
void build(R int u,R int l,R int r){//建树
	le[u]=l;ri[u]=r;mi[u]=(l+r)>>1;
	if(l==r){
		in(s[u]);
		if(s[u]<2)t[u]=1;
		return;
	}
	build(lc,l,mi[u]);
	build(rc,mi[u]+1,r);
	pushup;
}
void update(R int u,R int l,R int r){//更新,略超出模板范围
	if(t[u])return;
	if(le[u]==ri[u]){
		s[u]=sqrt(s[u]);
		if(s[u]<2)t[u]=1;
		return;
	}
	if(r<=mi[u])update(lc,l,r);
	else if(l>mi[u])update(rc,l,r);
	else update(lc,l,mi[u]),update(rc,mi[u]+1,r);
	pushup;
}
int ask(R int u,R int l,R int r){//查询完全是模板
	if(l==le[u]&&r==ri[u])return s[u];
	if(r<=mi[u])return ask(lc,l,r);
	else if(l>mi[u])return ask(rc,l,r);
	else return ask(lc,l,mi[u])+ask(rc,mi[u]+1,r);
}
int main(){
	R int n,op,l,r,c;
	in(n);
	build(1,1,n);
	while(n--){
		in(op);in(l);in(r);in(c);
		if(op)printf("%d\n",ask(1,l,r));
		else update(1,l,r);
	}
	return 0;
}

分块入门 6 by hzwer

LOJ题目传送门 总觉得像平衡树基本操作。。。。。。 这里引入了一个新的概念——重构。 为了方便,我手写了一下链表套链表(滑稽) 就是块与块之间用链表相连,块中的每个元素也用链表连起来。 我采用了区间过大重构的方法。 这样的话当区间过大时,直接新开一个块插入在块的链表中,再让其指向原块的中点位置元素,省了挺多事的。 查询的话就维护每个块的大小,从前往后扫,以此确定某点在哪一个块中,再在块内挨个找。 还有一个小小的idea,可以让靠前的块更大,靠后的块略小,复杂度被平均了,会降低一些(只是貌似带来了更大的常数。。。。。。) 代码

#include<cstdio>
#include<cmath>
#define G c=getchar()
#define in(z) G;\
	while(c<'-')G;\
	z=c&15;G;\
	while(c>'-')z*=10,z+=c&15,G
const int B=1009,N=200009;
int s[B],neb[B],he[B],ne[N],v[N];
//neb块链表,he块首元素,ne元素链表,注意区分
int main()
{
	register int n,L,i,j,b,p,pb,op,l,r;
	register char c;
	in(n);L=sqrt(n);
	for(b=i=j=0;i<n;++i,++j){
		in(v[i]);
		if(j==L){
			j=0;
			neb[b]=b+1;
			he[++b]=i;
		}
		ne[i]=i+1;
		++s[b];
	}
	p=n-1;pb=b;//p新点,pb新块
	while(n--){
		in(op);in(l);in(r);in(j);
		if(op){//查询,先扫块,再扫元素
			for(b=0;s[b]<r;r-=s[b],b=neb[b]);
			for(i=he[b],--r;r;i=ne[i],--r);
			printf("%d\n",v[i]);
		}
		else{
			for(b=0;s[b]<l;l-=s[b],b=neb[b]);
			if(--l){
				for(i=he[b],--l;l;i=ne[i],--l);
				ne[++p]=ne[i],ne[i]=p;
			}//找到插入位置并插入,注意特判块头
			else ne[++p]=he[b],he[b]=p;
			v[p]=r;
			if(++s[b]>=L<<1){//重构,把块砍两半
				s[++pb]=s[b]>>=1;
				neb[pb]=neb[b];neb[b]=pb;//神奇的链表指来指去
				for(i=he[b],l=L-1;l;i=ne[i],--l);
				he[pb]=ne[i];
			}
		}
	}
	return 0;
}

分块入门 7 by hzwer

LOJ题目传送门 题面等于洛谷模板线段树2(不是模板,是大火题!) 已经敲完线段树2和Tree II,对此题失去了兴趣(其实是因为我太弱了,真的怕放标记又写挂。。。。。。)

分块入门 8 by hzwer

LOJ题目传送门 思路像5,但代码不易,尤其是每次暴力左右不完整部分、破坏了块的同一个值的时候,还要释放标记,写起来是真心累。。。。。。 长长的代码

#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<iostream>
using namespace std;
#define G ch=getchar()
#define in(z) G;\
	while(ch<'-')G;\
	z=ch&15;G;\
	while(ch>'-')z*=10,z+=ch&15,G
int a[100009],t[1009];
int main(){
	register int n,L,i,j,l,r,c,bel,ber,ans;
	register char ch;
	in(n);L=sqrt(n);
	for(i=0;i<n;++i){in(a[i]);}
	for(j=0;j<n;++j){
		in(l);in(r);in(c);--l;//所有下标减了1,并强行转化成左闭右开
		bel=l/L;ber=r/L;ans=0;
		//下面真的是一大堆讨论,为了减少代码量,把很多情况合并到一起处理了
		if(bel!=ber){
			if(l%L){//不完整(左)
				if(t[bel]){
					if(c==t[bel]){//与标记相等
						ans+=(bel+1)*L-l;l=(bel+1)*L;
						goto M;
					}
					for(i=bel*L;i<l;++i)a[i]=t[bel];//不相等,放标记
					t[bel]=0;
					for(i=l,l=(bel+1)*L;i<l;++i)a[i]=c;//暴力改
				}
				else for(i=l,l=(bel+1)*L;i<l;++i)
					a[i]==c?++ans:a[i]=c;//暴力
			}
			else --bel;
		  M:while(++bel<ber){//完整
				l+=L;
				if(t[bel]){
					if(c==t[bel]){
						ans+=L;
						continue;
					}
				}
				else for(i=l-L;i<l;++i)
						 a[i]==c?++ans:a[i]=c;
				t[bel]=c;//printf("bel%d ans%d\n",bel,ans);
			}
		}
		if(l==r)goto N;//无不完整(右)
		if(t[bel]){//在不完整的同一块中,或者不完整(右)
			if(c==t[bel]){
				ans+=r-l;
				goto N;
			}
			for(i=bel*L;i<l;++i)a[i]=t[bel];//两边都要放
			for(i=l;i<r;++i)a[i]=c;
			for(i=min((bel+1)*L,n)-1;i>=r;--i)a[i]=t[bel];
			t[bel]=0;
		}
		else for(i=l;i<r;++i)
			a[i]==c?++ans:a[i]=c;
	  N:printf("%d\n",ans);
	}
	return 0;
}

持续更新中。。。。。。

标签
易学教程内所有资源均来自网络或用户发布的内容,如有违反法律规定的内容欢迎反馈
该文章没有解决你所遇到的问题?点击提问,说说你的问题,让更多的人一起探讨吧!