**浙大PAT甲级 1057 树状数组+二分法

本文介绍了一种使用树状数组结合二分查找的方法来解决特定的栈操作问题,包括如何找到栈中第(栈的大小+1)/2小的元素。树状数组是一种高效的数组结构,可以实现O(log n)的时间复杂度进行查询和更新。文中提供了详细的AC代码实现。

这个题为栈进出的模拟,以及对栈中的元素输出第(栈的大小+1)/2小的元素。

这里如果用快速排序会有很多个case不通过,因此这道题需要用树状数组+二分法。

所谓的树状数组是一个查询和求和都是log(n)的一种数组结构,具体函数参考树状数组的博客。点击打开链接

AC代码:

#include<iostream>
#include<map>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<cstring>
#include<list>
#include<set>
#include<stack>
#include<cmath>
#include<vector>
using namespace std;
vector<int> v;
vector<int> s;
struct tree
{
    vector<int> qq=vector<int>(100005,0);
    int lowbit(int t)
    {
        return t&(-t);
    }
    void update(int t,int d)
    {
        while(t<=100000)
        {
            qq[t]+=d;
            t+=lowbit(t);
        }
    }
    int getsum(int t)
    {
        int sum=0;
        while(t)
        {
            sum+=qq[t];
            t-=lowbit(t);
        }
        return sum;
    }
    int findd(int val,int l=1,int r=100000)
    {
        if(l==r)
            return l;
        int mid=(l+r)/2;
        if(getsum(mid)<val)
        {
            return findd(val,mid+1,r);
        }
        else
        {
            return findd(val,l,mid);
        }
    }
};
tree tr;
int main()
{
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int num=0;
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        char a[12];
        scanf("%s",a);
        if(a[1]=='o')
        {
            if(num==0)
            {
                printf("Invalid\n");
            }
            else
            {
                printf("%d\n",s.back());
                tr.update(s.back(),-1);
                s.pop_back();
                num--;
            }
        }
        else if(a[1]=='e')
        {
            if(num==0)
            {
                printf("Invalid\n");
            }
            else
            {
                printf("%d\n",tr.findd((num+1)/2));
            }
        }
        else
        {
            int tt;
            scanf("%d",&tt);
            s.push_back(tt);
            tr.update(tt,1);
            num++;
        }
    }
}


### PAT 甲级 真题 1057 解析 #### 题目描述 题目要求实现一个特殊的栈结构,除了基本的 `Push` 和 `Pop` 操作外,还需要支持一个新的操作 `PeekMedian`。该操作返回当前栈中所有元素的中位数值。对于偶数个元素的情况,定义中位数为第 \( \frac{N}{2} \) 小的元素;对于奇数个元素,则取第 \( \left(\frac{N+1}{2}\right) \) 小的元素[^2]。 #### 实现方法一:基于树状数组的方法 为了高效处理大量的查询请求而不至于超时,可以采用树状数组来追踪栈内的元素分布情况,并通过二分法定位所需的中位数位置。这种方法的时间复杂度大约为 \(O(n\log n)\),能够满足性能需求[^1]。 ```cpp // 示例代码片段展示如何利用树状数组解决此问题 #include <iostream> using namespace std; const int MAX_N = 1e5 + 5; int c[MAX_N], a[MAX_N]; void update(int i, int delta){ while(i<MAX_N){ c[i]+=delta; i+=i&(-i); } } int sum(int i){ int s=0; while(i>0){ s+=c[i]; i-=i&(-i); } return s; } ``` #### 实现方法二:使用 multiset 维护中位数指针的方式 另一种解决方案涉及到了 C++ STL 中的容器——`multiset`。借助于这个有序集合的数据特性以及额外设置的一个指向中位数位置的迭代器,在执行插入或删除动作的同时调整迭代器的位置即可快速获取最新的中位数。 ```cpp // 使用 multiset 的C++实现方式 #include <set> typedef long long LL; #define PB push_back #define MP make_pair #define FI first #define SE second #define PII pair<int,int> class MedianFinder { public: /** initialize your data structure here. */ set<pair<int ,LL>> S; // 存储数据及其版本号 set<pair<int ,LL>>::iterator it; // 记录中位数所在位置 void addNum(int num) { static LL ver = 0; ++ver; auto p = MP(num, ver); if(S.size() == 0 || S.size()%2==0){ S.insert(p),it=S.find(p); }else{ bool flag=false; if(it->FI<num){ if(next(it)!=S.end()){ if((next(it)->FI)>num){ --it,S.insert(p); flag=true; } } }else{ if(it!=S.begin()){ if(prev(it)->FI<=num){ ++it,S.insert(p); flag=true; } } } if(!flag)S.insert(p); } } double findMedian(){ int sz=(int)(S).size(); if(sz%2==0)return (*prev(it)).FI*0.5+(*it).FI*0.5; else return *it->FI; } }; ```
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