(Nowcoder) C.sequence (线段树+单调队列)

本文深入探讨了线段树算法在处理区间查询问题上的应用,特别是在维护区间前缀和时的优化技巧。通过实例讲解,展示了如何利用线段树进行高效的数据结构操作,包括节点的合并与更新,以及如何在具体问题中实现最大值和最小值的快速查询。

传送门

和南昌邀请赛的网路赛一模一样。

线段树维护l~r的前缀和即可,但是要注意sum[0]的存在,建树时并没有将其考虑进去。

 


#include<bits/stdc++.h>
#define il inline
#define pb push_back
#define ms(_data,v) memset(_data,v,sizeof(_data))
#define sc(n) scanf("%d",&n)
#define SC(n,m) scanf("%d %d",&n,&m)
#define SZ(a) int((a).size())
#define rep(i,a,b) for(int i=a;i<=b;++i)
#define drep(i,a,b)	for(int i=a;i>=b;--i)
using namespace std;
typedef long long ll;
const ll inf=LONG_LONG_MAX;
const double pi=acos(-1.0);
const double eps=1e-9;
const int maxn=3e6+5;
//il int Add(int x,int y) {return x+y>=mod?x+y-mod:x+y;}
//il int Mul(ll x,int y) {return x*y>=mod?x*y%mod:x*y;}
ll sum[maxn];
int a[maxn],b[maxn],n;
struct node{
	ll mx,mi;
}s[maxn<<2];
il void pushup(int rt){
	s[rt].mx=max(s[rt<<1].mx,s[rt<<1|1].mx);
	s[rt].mi=min(s[rt<<1].mi,s[rt<<1|1].mi);
} 
il void build(int l,int r,int rt){
	if(l==r){
		s[rt].mx=s[rt].mi=sum[l];
		return ;
	}
	int mid=(l+r)>>1;
	build(l,mid,rt<<1);
	build(mid+1,r,rt<<1|1);
	pushup(rt);
}
il ll qmx(int L,int R,int l,int r,int rt){
	if(L>r || R<l) return -inf;
	if(L<=l && R>=r)	return s[rt].mx;
	int mid=(l+r)>>1;
	return max(qmx(L,R,l,mid,rt<<1),qmx(L,R,mid+1,r,rt<<1|1));
}
il ll qmi(int L,int R,int l,int r,int rt){
	if(L>r || R<l) return inf;
	if(L<=l && R>=r)	return s[rt].mi;
	int mid=(l+r)>>1;
	return min(qmi(L,R,l,mid,rt<<1),qmi(L,R,mid+1,r,rt<<1|1));
}
int st[maxn],L[maxn],R[maxn];
int main(){
	std::ios::sync_with_stdio(0);
	cin>>n;
	int top=0,tl=0;
	rep(i,1,n){
		cin>>a[i];
		while(top>0 && a[i]<=a[st[top]]){
			R[st[top]]=i-1;
			top--;	
		}
		if(top==0) L[i]=1;
		else L[i]=st[top]+1;
		st[++top]=i;
	} 
	while(top){
		R[st[top]]=n;
		top--;
	}
	rep(i,1,n){
		cin>>b[i];
		sum[i]=sum[i-1]+b[i];
	}
	build(1,n,1);
	ll ans=-inf;
	rep(i,1,n){
		if(a[i]>0){
			ll rmx=qmx(i,R[i],1,n,1);
			ll lmi=qmi(L[i]-1,i-1,1,n,1);
			if(lmi>0 && L[i]-1==0) lmi=0;
			ans=max(ans,(rmx-lmi)*(ll)a[i]);
		}
		else{
			ll rmi=qmi(i,R[i],1,n,1);
			ll lmx=qmx(L[i]-1,i-1,1,n,1);
			if(lmx<0 && L[i]-1==0) lmx=0;
			ans=max(ans,(rmi-lmx)*(ll)a[i]);
		}
	}
	cout<<ans<<endl;
	return 0;
}

 

 

以下是对包含缓存行对齐、`Atomic size_t sequence` 和 `void *data` 成员的 `lf_node_t` 结构体的详细解释。假设代码如下: ```c #include <stdatomic.h> #include <stddef.h> #define CACHE_LINE_SIZE 64 typedef struct lf_node_t { _Alignas(CACHE_LINE_SIZE) atomic_size_t sequence; void *data; // 为了保证结构体整体是缓存行对齐的,可能会有填充 char padding[CACHE_LINE_SIZE - sizeof(atomic_size_t) - sizeof(void *)]; } lf_node_t; ``` ### 结构体成员解释 #### 1. `_Alignas(CACHE_LINE_SIZE) atomic_size_t sequence` - **缓存行对齐 (`_Alignas(CACHE_LINE_SIZE)`)**:`_Alignas` 是 C 语言中的一个对齐说明符,它指定了 `sequence` 成员的对齐方式。`CACHE_LINE_SIZE` 通常被定义为 64 字节,这是因为大多数现代 CPU 的缓存行大小为 64 字节。通过将 `sequence` 成员按照缓存行大小对齐,可以避免不同线程访问相邻的 `sequence` 成员时产生缓存行伪共享问题。伪共享会导致缓存频繁失效,降低程序的性能。 - **`atomic_size_t sequence`**:`atomic_size_t` 是 C 标准库 `<stdatomic.h>` 中定义的原子类型,它用于表示无符号整数类型的原子操作。`sequence` 通常用于实现无锁数据结构中的序列号,用于标记节点的状态或版本。原子操作保证了在多线程环境下对 `sequence` 的读写操作是线程安全的,避免了数据竞争问题。 #### 2. `void *data` - `void *` 是一个通用的指针类型,它可以指向任何类型的数据。在 `lf_node_t` 结构体中,`data` 成员用于存储节点所携带的数据。由于 `void *` 是通用指针,因此这个结构体可以用于存储任意类型的数据,增加了代码的灵活性。 #### 3. `char padding[CACHE_LINE_SIZE - sizeof(atomic_size_t) - sizeof(void *)]` - **填充字节 (`padding`)**:为了保证整个 `lf_node_t` 结构体的大小是缓存行大小的整数倍,需要在结构体中添加填充字节。填充字节的大小是通过 `CACHE_LINE_SIZE - sizeof(atomic_size_t) - sizeof(void *)` 计算得到的。这样可以确保每个 `lf_node_t` 结构体都占据一个完整的缓存行,避免不同结构体之间的伪共享问题。 ### 特定 `sequence` 语义 `sequence` 通常用于实现无锁数据结构中的序列号。在多线程环境下,不同线程可以通过检查和修改 `sequence` 的值来协调对节点的访问。例如,在无锁队列中,`sequence` 可以用于标记节点是否已经被插入或删除。当一个线程想要插入一个新节点时,它可以先检查 `sequence` 的值,如果值符合预期,则更新 `sequence` 的值并插入节点。其他线程可以通过检查 `sequence` 的值来判断节点的状态,从而避免数据竞争和不一致的问题。 ### 示例代码 以下是一个简单的示例,展示了如何使用 `lf_node_t` 结构体: ```c #include <stdio.h> #include <stdatomic.h> #include <stddef.h> #define CACHE_LINE_SIZE 64 typedef struct lf_node_t { _Alignas(CACHE_LINE_SIZE) atomic_size_t sequence; void *data; char padding[CACHE_LINE_SIZE - sizeof(atomic_size_t) - sizeof(void *)]; } lf_node_t; int main() { lf_node_t node; int value = 42; // 初始化 sequence atomic_init(&node.sequence, 0); // 设置 data 指针 node.data = &value; // 打印 sequence 和 data 的值 printf("Sequence: %zu\n", atomic_load(&node.sequence)); printf("Data: %d\n", *(int *)node.data); return 0; } ``` ### 总结 `lf_node_t` 结构体通过缓存行对齐和原子操作,提供了一种高效、线程安全的方式来存储节点数据和序列号。这种设计可以避免缓存行伪共享和数据竞争问题,提高多线程程序的性能。
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