分桶法和平方分割

理解:

  分桶法(bucketmethod)是把一排物品或者平面分成桶,每个桶分别维护自己内部的信息,以达到高效计算的目的的方法。


其中,平方分割(sqrtdecomposition)是把排成一排的n个元素每根号n个分在一个桶内进行维护的方法的统称。这样的分割方法可以使对区间的操作的复杂度降至O(根号n)。

和线段树一样,根据维护的数据不同,平方分割可以支持很多不同的操作。接下来,和线段树一样,我们以RMQ为例对平方分割进行详解。

1.   基于平方分割的RMQ

给定一个数列a1,a2,…,an,目标是在O(根号n)复杂度内实现两个功能

*给定s,t,求as,as+1,…,at的最小值

*给定t, x,把ai的值变为x。

2.基于平方分割RMQ的预处理

令b=floor(根号n),把a中的元素每b分成一个桶,并且计算出每个桶内的最小值。

3.基于平方分割的RMQ的查询

如下图所示,查询

*如果桶完全包含在区间内,则查询桶的最小值

*如果元素所在的桶不完全被区间包含,则逐个检查最小值

他们的最小值就是区间的最小值了。


4.基于平方分割的RMQ的值的更新

在更新元素的值时,需要更新该元素所在的桶的最小值。这时只要遍历一遍桶内的元素就可以了。

5.平方分割和线段树

因此,在平方分割中,对于任意区间,完全包含于其中的桶的数量和剩余元素的数量都是O(根号n),所以可以在O(根号n)时间内完成各种操作。

在上面的RMQ的例题中,线段树进行各种操作的复杂度是O(logn),比平方分割更快一些。一般地,如果线段树和平方分割都能实现某个功能,多数情况下线段树会比平方分割快。但是,因为平方分割在实现上比线段树简单,所以如果运行时间限制不是太紧时,也可以考虑使用平方分割。除此之外,也有一些功能是线段树无法高效维护但是平方分割却可以做到的。

实践:

  求区间第k小的问题。即长度为n无序的数列,m次询问l到r之间第k小的数。

思想:

代码:

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 #define il inline
 3 #pragma GCC optimize(2)
 4 #define debug printf("%d %s
",__LINE__,__FUNCTION__)
 5 using namespace std;
 6 const int N=100005,M=1000;
 7 il int gi()
 8 {
 9     int a=0;char x=getchar();bool f=0;
10     while((x<'0'||x>'9')&&x!='-')x=getchar();
11     if(x=='-')x=getchar(),f=1;
12     while(x>='0'&&x<='9')a=a*10+x-48,x=getchar();
13     return f?-a:a;
14 }
15 int n,m,val[N],num[N];
16 vector<int>kuai[N/M];
17 il int muodui(int k,int l,int r)
18 {
19     int left=-1,right=n-1,mid;
20     while(left+1<right){
21         mid=left+right>>1;
22         int x=num[mid],rel=l-1,rer=r,c=0;
23         while(rel<rer&&rel%M){if(val[rel++]<=x)c++;}
24         while(rel<rer&&rer%M){if(val[--rer]<=x)c++;}
25         while(rel<rer){
26             int p=rel/M;
27             c+=upper_bound(kuai[p].begin(),kuai[p].end(),x)-kuai[p].begin();
28             rel+=M;
29         }
30         if(c>=k)right=mid;
31         else left=mid;
32     }
33     return num[right];
34 }
35 int main()
36 {
37     freopen("treasure.in","r",stdin);
38     freopen("treasure.out","w",stdout);
39     n=gi(),m=gi();
40     for(int i=0;i<n;i++)val[i]=gi(),num[i]=val[i],kuai[i/M].push_back(val[i]);
41     sort(num,num+n);
42     for(int i=0;i<n/M;i++)
43         sort(kuai[i].begin(),kuai[i].end());
44     int l,r,k;
45     while(m--)
46     {
47         l=gi(),r=gi(),k=gi();
48         printf("%d
",muodui(k,l,r));
49     }
50     return 0;
51 }
原文地址:https://www.cnblogs.com/five20/p/8465833.html