线段树求区间最大值与最小值的差

本文介绍如何利用线段树数据结构解决区间内最大值与最小值差值的问题,详细阐述了线段树的构建和更新过程,并通过POJ 3264题实例进行解析。

http://poj.org/problem?id=3264

#include <cmath>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<iostream>
using namespace std;
#define L(x) (x << 1)
#define R(x) (x << 1 | 1)
#define INT_MAX 0x7fffffff
const int MAX = 50010;
struct Tnode
{
    int mmax,mmin,val;
    int l,r;
};
Tnode node[MAX*3];
int v[MAX],big,small;
void init()
{
    memset(node,0,sizeof(node));
}
void build(int t,int l,int r)
{
    node[t].l=l;
    node[t].r=r;
    if(l==r-1)
    {
        node[t].mmin=v[l];
        node[t].mmax=v[l];
        return ;
    }
    int mid =(l+r)>>1;
    build(L(t),l,mid);
    build(R(t),mid,r);
    node[t].mmax=max(node[L(t)].mmax,node[R(t)].mmax);
    node[t].mmin=min(node[L(t)].mmin,node[R(t)].mmin);
}
void get(int t,int l,int r)
{
    if(node[t].l==l&&node[t].r==r)
    {
        big=max(node[t].mmax,big);
        small=min(node[t].mmin,small);
        return ;
    }
    int mid=(node[t].l+node[t].r)>>1;
    if(l>=mid)
         get(R(t),l,r);
    else if(r<=mid)
         get(L(t),l,r);
    else
    {
        get(R(t),mid,r);
        get(L(t),l,mid);
    }
}
int main()
{
    int n,m,x,y;
    while( ~scanf("%d%d",&n,&m))
    {
        init();
        for(int i=1; i<=n; i++)
            scanf("%d",&v[i]);
        build(1,1,n+1);
        while(m--)
        {
            scanf("%d%d",&x,&y);
            small=INT_MAX; big=0;
            get(1,x,y+1);
            printf("%d\n",big-small);
        }
    }
return 0;
}


线段树是一种非常高效的数据结构,它通常用于处理区间查询问题,例如区间最大值最小值、总和等。在线段树区间最大值的问题中,线段树允许我们快速地对一个区间内的元素进行查询和修改操作。 线段树的构建过程是这样的:首先,我们将一个包含n个元素的数组构建为一个完全二叉树,其中每个节点代表原始数组中的一个区间。对于数组中的每个元素,它对应树中的叶子节点,而根节点则代表整个数组的区间[0, n-1]。对于非叶子节点,它的左子节点代表区间[l, mid],右子节点代表区间[mid+1, r],其中mid=(l+r)/2。 构建线段树后,进行区间最大值查询的过程如下: 1. 从根节点开始,判断查询区间是否当前节点代表的区间完全重合。如果是,则直接返回当前节点的最大值。 2. 如果查询区间部分重合,递归地在左子区间或右子区间(或两者)中进行查询。 3. 最后,合并从左右子区间得到的最大值,返回查询区间最大值。 此外,如果数组中的元素发生变化,线段树还支持快速更新操作。当我们更新数组中的一个元素时,只需要在对应的叶子节点更新线段树,并递归地向上更新父节点的值,直到根节点。 以下是使用C++实现线段树区间最大值的一个简单示例代码: ```cpp #include <iostream> #include <algorithm> using namespace std; const int MAXN = 100005; // 根据实际情况定义数组的最大长度 int segtree[4 * MAXN]; // 分配足够大的空间,线段树从1开始索引 // 构建线段树 void build(int node, int start, int end, int arr[]) { if (start == end) { segtree[node] = arr[start]; // 叶子节点直接存储数组元素 } else { int mid = (start + end) / 2; build(node * 2, start, mid, arr); // 构建左子树 build(node * 2 + 1, mid + 1, end, arr); // 构建右子树 segtree[node] = max(segtree[node * 2], segtree[node * 2 + 1]); // 合并子区间最大值 } } // 查询区间最大值 int query(int node, int start, int end, int L, int R) { if (R < start || end < L) { return INT_MIN; // 区间不相交时返回最小值 } if (L <= start && end <= R) { return segtree[node]; // 完全包含在查询区间内时直接返回值 } int mid = (start + end) / 2; int max_left = query(node * 2, start, mid, L, R); // 查询左子区间 int max_right = query(node * 2 + 1, mid + 1, end, L, R); // 查询右子区间 return max(max_left, max_right); // 返回左右子区间最大值的较大者 } int main() { int arr[MAXN]; // 假设已经填充了arr数组 build(1, 0, MAXN - 1, arr); // 从根节点开始构建线段树 // 假设要查询区间[L, R]的最大值 int L = ...; // 起始位置 int R = ...; // 结束位置 cout << "区间最大值为: " << query(1, 0, MAXN - 1, L, R) << endl; return 0; } ``` 在上述代码中,我们没有包含具体的数组数据和查询区间,因为这些信息依赖于具体的问题场景。
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