浅谈——RMQ

大兔子大兔子 提交于 2019-12-01 06:12:37

图论基础知识

感谢:https://www.cnblogs.com/yoke/p/6949838.html

1.RMQ是啥?

摘自百度

其实你不用看,百度的概念有几个看得懂的?

对于长度为n的数列A。
回答若干询问RMQ(A[i,j])(i,j<=n),
返回数列A中下标在i,j之间的最小/大值。

 2.有什么方法?

  1. 普通遍历查询,O(1)-O(N)
  2. 线段树,O(N)-O(logN)
  3. DP,O(NlogN)-O(1)
  4. RMQ标准算法,O(N)-O(1)

我们这里讲的是DP算法——>ST算法

ST算法是一种比较高效的在线算法

所谓在线算法,是指用户每输入一个查询便马上处理一个查询。该算法一般用较长的时间做预处理,待信息充足以后便可以用较少的时间回答每个查询。

ST(Sparse Table)算法是一个非常有名的在线处理RMQ问题的算法,它可以在O(nlogn)时间内进行预处理,然后在O(1)时间内回答每个查询。

3.怎么做?

首先是预处理,用动态规划(DP)解决。

设A[i]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。(DP的状态)

例如:

A数列为: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。

同理

F[1,1] = max(3,2) = 3;

F[1,2]=max(3,2,4,5) = 5;

F[1,3] = max(3,2,4,5,6,8,1,2) = 8.


并且我们可以容易的看出F[i,0]就等于A[i]。(DP的初始值)

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]平均分成两段(因为f[i,j]一定是偶数个数字,2^j)

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)。(just 如下图)

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[i,j]就是这两段各自最大值中的最大值。于是我们得到了

状态转移方程 F[i, j]=max(F[i,j-1], F[i + 2^(j-1),j-1])。

void RMQ(int num) //预处理->O(nlogn)
{
    for(int j = 1; j < 20; ++j)    // 这里j的范围根据具体题目数据定义
        for(int i = 1; i <= num; ++i)    // num为数组内整数的个数
            if(i + (1 << j) - 1 <= num)
            {
                maxsum[i][j] = max(maxsum[i][j - 1], maxsum[i + (1 << (j - 1))][j - 1]);
                minsum[i][j] = min(minsum[i][j - 1], minsum[i + (1 << (j - 1))][j - 1]);
            }
}

这里我们需要注意的是循环的顺序,

我们发现外层是j,内层所i,这是为什么呢?

可以是i在外,j在内吗?

答案是不可以。我们需要理解这个状态转移方程的意义。
状态转移方程的含义是:先更新所有长度为F[i,0]即1个元素,然后通过2个1个元素的最值,获得所有长度为F[i,1]即2个元素的最值,然后再通过2个2个元素的最值,获得所有长度为F[i,2]即4个元素的最值,以此类推更新所有长度的最值。
所以应先枚举j,再枚举i
思考一下再看哦!!!
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