【一本通】数星星【BIT】

这篇博客介绍了一种解决星星等级统计问题的方法。给定每颗星星的坐标,通过区间求和BIT(Binary Indexed Tree)数据结构,可以高效地计算出每个位置左下方星星的数量,从而得到各级星星的数目。代码实现中,首先读取星星数量及坐标,然后利用BIT进行区间更新和查询,最后输出各级星星的计数。

Date:2022.04.02
题意描述:
天空中有一些星星,这些星星都在不同的位置,每个星星有个坐标。
如果一个星星的左下方(包含正左和正下)有 k 颗星星,就说这颗星星是 k 级的。
在这里插入图片描述

例如,上图中星星 5 是 3 级的(1,2,4 在它左下),星星 2,4 是 1 级的。
例图中有 1 个 0 级,2 个 1 级,1 个 2 级,1 个 3 级的星星。
给定星星的位置,输出各级星星的数目。
换句话说,给定 N 个点,定义每个点的等级是在该点左下方(含正左、正下)的点的数目,试统计每个等级有多少个点。
输入格式
第一行一个整数 N,表示星星的数目;
接下来 N 行给出每颗星星的坐标,坐标用两个整数 x,y 表示;
不会有星星重叠。星星按 y 坐标增序给出,y 坐标相同的按 x 坐标增序给出。
输出格式
N 行,每行一个整数,分别是 0 级,1 级,2 级,……,N−1 级的星星的数目。
数据范围
1≤N≤15000,
0≤x,y≤32000
输入样例:
5
1 1
5 1
7 1
3 3
5 5
输出样例:
1
2
1
1
0

思路:yyy递增,因此每个其前面输入的纵坐标都是<=它的,因此只需找到横坐标<=它的数量即可,区间求和BIT。
代码如下:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 4e4+10;
typedef long long LL;
LL n,m,tr[N],a[N],cnt[N];
LL lowbit(LL x) {return x&-x;}
void add(LL x,LL c)
{
    for(int i=x;i<=N;i+=lowbit(i)) tr[i]+=c;//注意爬树时要到N
}
LL getsum(LL x)
{
    LL res=0;
    for(int i=x;i;i-=lowbit(i)) res+=tr[i];
    return res;
}
int main()
{
    cin>>n;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        LL x,y;cin>>x>>y;
        x++;//bit不适用于下标为0
        cnt[getsum(x)]++;
        add(x,1);
    }
    for(int i=0;i<n;i++) cout<<cnt[i]<<'\n';
    return 0;
}
### 蓝桥杯数星星问题的解决方案 蓝桥杯数星星问题的核心在于统计每个点的等级,等级定义为该点左下方(含正左、正下)的点的数目。此问题可以过树状数组或线段树来高效解决[^1]。 #### 树状数组实现 树状数组是一种高效的数据结构,用于处理区间查询和单点更新问题。在数星星问题中,可以利用树状数组快速统计某个横坐标范围内已有的星星数量。 以下是基于树状数组的C++代码实现: ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; const int N = 32010; // x、y坐标的最大值 int a[N], tr[N]; int level[N]; // 用于记录每个等级的星星数量 int n; // 计算lowbit函数 int lowbit(int x) { return x & -x; } // 更新树状数组,在位置a处加1 void add(int a) { for (int i = a; i <= N; i += lowbit(i)) { tr[i]++; } } // 查询树状数组,返回[1, x]范围内的星星数量 int query(int x) { int res = 0; for (int i = x; i > 0; i -= lowbit(i)) { res += tr[i]; } return res; } int main() { cin >> n; vector<pair<int, int>> stars(n); for (int i = 0; i < n; i++) { cin >> stars[i].first >> stars[i].second; // 输入星星坐标 stars[i].first++; // 避免坐标为0的情况 } // 按照纵坐标升序排列,如果纵坐标相同则按照横坐标升序排列 sort(stars.begin(), stars.end(), [&](const pair<int, int> &a, const pair<int, int> &b) -> bool { if (a.second == b.second) return a.first < b.first; return a.second < b.second; }); // 遍历星星并统计等级 for (int i = 0; i < n; i++) { int x = stars[i].first; level[query(x)]++; // 当前星星的等级为query(x) add(x); // 将当前星星加入树状数组 } // 输出每个等级的星星数量 for (int i = 0; i < n; i++) { cout << level[i] << endl; } return 0; } ``` #### 算法分析 - **时间复杂度**:排序操作的时间复杂度为 \(O(n \log n)\),每次树状数组的操作(查询和更新)的时间复杂度为 \(O(\log n)\),因此总的时间复杂度为 \(O(n \log n)\)[^2]。 - **空间复杂度**:需要额外的空间存储树状数组和等级信息,空间复杂度为 \(O(n)\)[^2]。 #### 注意事项 - 在处理输入时,需要将横坐标加1以避免坐标为0的情况。 - 必须先查询再更新树状数组,否则会导致查询结果包含当前星星自身,从而导致等级计算错误[^2]。 ---
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