【luogu P1886】 滑动窗口

滑动窗口最大最小值问题
本文介绍了一种使用单调队列解决滑动窗口中最大值与最小值问题的方法。通过维护两个单调队列,可以高效地计算出窗口内最大值和最小值,适用于数据流处理等场景。

题目链接:https://www.luogu.org/problem/show?pid=1886

题目描述

现在有一堆数字共N个数字(N<=10^6),以及一个大小为k的窗口。现在这个从左边开始向右滑动,每次滑动一个单位,求出每次滑动后窗口中的最大值和最小值。

例如:

The array is [1 3 -1 -3 5 3 6 7], and k = 3.

输入输出格式

输入格式:

输入一共有两行,第一行为n,k。

第二行为n个数(<INT_MAX).

输出格式:

输出共两行,第一行为每次窗口滑动的最小值

第二行为每次窗口滑动的最大值

输入输出样例

输入样例#1: 复制
8 3
1 3 -1 -3 5 3 6 7
输出样例#1: 复制
-1 -3 -3 -3 3 3
3 3 5 5 6 7

说明

50%的数据,n<=10^5

100%的数据,n<=10^6


这道题是一个单调队列的简单应用,下面是程序:

#include<stdio.h>
#include<iostream>
using namespace std;
const int N=1000005;
struct node{
	int s,x;
	node(){};
	node(int a,int b){
		s=a;
		x=b;
	}
};
template<typename T>
struct queue{
	T a[N];
	int l,r;
	void clear(){
		l=0,r=1;
	}
	bool empty(){
		return l+1==r;
	}
	T front(){
		return a[(l+1)%N];
	}
	T back(){
		return a[(r+N-1)%N];
	}
	void push_front(T x){
		a[l]=x;
		l=(l+N-1)%N;
	}
	void push_back(T x){
		a[r]=x;
		r=(r+1)%N;
	}
	void pop_front(){
		l=(l+1)%N;
	}
	void pop_back(){
		r=(r+N-1)%N;
	}
};
queue<node>q[2];
int ans[N];
inline int read(){
	int s=0,f=1;
	char c=getchar();
	while((c<'0'||c>'9')&&c!='-'){
		c=getchar();
	}
	if(c=='-'){
		f=-1;
		c=getchar();
	}
	while(c>='0'&&c<='9'){
		s*=10;
		s+=c-'0';
		c=getchar();
	}
	return s*f;
}
int main(){
	int n,k,i,x;
	n=read();
	k=read();
	q[0].clear();
	q[1].clear();
	for(i=0;i<k;i++){
		x=read();
		while(!q[0].empty()&&q[0].back().s>=x){
			q[0].pop_back();
		}
		q[0].push_back(node(x,i));
		while(!q[1].empty()&&q[1].back().s<=x){
			q[1].pop_back();
		}
		q[1].push_back(node(x,i));
	}
	printf("%d ",q[0].front().s);
	ans[0]=q[1].front().s;
	for(;i<n;i++){
		x=read();
		while(!q[0].empty()&&q[0].back().s>=x){
			q[0].pop_back();
		}
		q[0].push_back(node(x,i));
		while(q[0].front().x<=i-k){
			q[0].pop_front();
		}
		printf("%d ",q[0].front().s);
		while(!q[1].empty()&&q[1].back().s<=x){
			q[1].pop_back();
		}
		q[1].push_back(node(x,i));
		while(q[1].front().x<=i-k){
			q[1].pop_front();
		}
		ans[i-k+1]=q[1].front().s;
	}
	putchar('\n');
	for(i=0;i<=n-k;i++){
		printf("%d ",ans[i]);
	}
	return 0;
}

对于这道题目和这个代码,请你为我解释一下为什么要使用滑动窗口以及倍增状态的的定义,并为代码加上详细的注释: 代码: #include #include #include #include #define R register #define MAXN 1000010 typedef long long ll; using namespace std; ll n,k,m; ll p[MAXN]; ll f[MAXN],ff[MAXN],ans[MAXN]; int main() { scanf(“%lld%lld%lld”,&n,&k,&m); for(R ll i=1;i<=n;i++) { scanf(“%lld”,&p[i]); } f[1]=k+1; ll l=1,r=k+1; for(R ll i=2;i<=n;i++)//滑窗维护左右端点 { while(r+1<=n&&p[i]-p[l]>p[r+1]-p[i]) l++,r++; if(p[i]-p[l]>=p[r]-p[i]) f[i]=l; else f[i]=r; } for(R ll i=1;i<=n;i++) ans[i]=i;//初始跳0次 while(m)//倍增 { if(m&1) for(R ll i=1;i<=n;i++) ans[i]=f[ans[i]];//更新答案 m>>=1; memcpy(ff,f,sizeof(ff)); for(R ll i=1;i<=n;i++) f[i]=ff[ff[i]];//更新下一个跳到的点 } for(R ll i=1;i<=n;i++) printf("%lld ",ans[i]); return 0; } 题面: # P3509 [POI 2010] ZAB-Frog ## 题目描述 在一个特别长且笔直的 Byteotian 小溪的河床上,有 $n$ 块石头露出水面。它们距离小溪源头的距离分别为 $p_1 < p_2 < \cdots < p_n$。一只小青蛙正坐在其中一块石头上,准备开始它的跳跃训练。每次青蛙跳跃到距离它所在石头第 $k$ 近的石头上。具体来说,如果青蛙坐在位置 $p_i$ 的石头上,那么它将跳到这样的 $p_j$ 上,使得: $$ |\{ p_a : |p _ a - p _ i| < |p_j - p_i| \}| \le k \text{ and } |\{ p_a : |p _ a - p _ i| \le |p_j - p_i| \}| > k $$ 如果 $p_j$ 不是唯一的,那么青蛙在其中选择距离源头最近的石头。对于每一块石头分别计算,若青蛙从这块石头开始跳跃,经过 $m$ 次跳跃后最终会停留在哪一块石头上? ## 输入格式 标准输入的第一行包含三个整数 $n$、$k$ 和 $m$($1 \le k < n \le 1\,000\,000, 1 \le m \le 10^{18}$),用空格分隔,分别表示石头的数量、参数 $k$ 和计划跳跃的次数。第二行包含 $n$ 个整数 $p_j$($1 \le p_1 < p_2 < \cdots < p_n \le 10^{18}$),用空格分隔,表示小溪河床上连续石头的位置。 ## 输出格式 你的程序应在标准输出上打印一行,包含 $n$ 个整数 $r_1, r_2, \cdots, r_n$,用空格分隔。数字 $r_i$ 表示从输入顺序中的第 $i$ 块石头开始跳跃 $m$ 次后,青蛙最终停留的石头编号。 ## 输入输出样例 #1 ### 输入 #1 ``` 5 2 4 1 2 4 7 10 ``` ### 输出 #1 ``` 1 1 3 1 1 ``` ## 说明/提示 ### 样例 #1 解释: ![](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/yyilx2mp.png) 图中展示了青蛙从每块石头跳跃(单次跳跃)到的位置。 题面翻译由 ChatGPT-4o 提供。 提示: 1.预处理出每个点跳到离自己第k的点的编号,可以用一个类似滑动窗口的单调队列实现,具体见代码。不会的可以看看这道题 P1886 滑动窗口。 2.用倍增处理出每个点跳m次达到的点,即为答案。
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