CDQ分治

离线动态数对求逆序对

题目

https://vjudge.net/problem/Gym-100247K

代码

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;
typedef long long ll;
const int maxn = 2e5+10000;
struct node
{
    int a,b,c,ans;

}a[maxn],tmp[maxn];
bool cmp(node a,node b)
{
    return a.a < b.a;
}
ll n,ans;
int T[maxn];
int lb(int x){
    return x&(-x);
}
void add(int x,int op)
{
    for(int i = x;i <= maxn-100;i+=lb(i)) T[i] += op;
}
int que(int x)
{
    int ans = 0;
    for(int i =  x;i > 0;i -= lb(i)) ans += T[i];
    return ans;
}
void cdq(int l,int r)
{
    if(l == r) return ;
    int mid = (l + r) / 2;
    cdq(l,mid),cdq(mid+1,r);
    int i = l;
    int j = mid + 1;
    int tot = l - 1;
    while(i <= mid&&j <= r)
    {
        if(a[i].b <= a[j].b)
        {
            tmp[++tot] = a[i];
            add(a[i].c,1);
            i++;
        }
        else{
            a[j].ans += que(a[j].c-1);
            tmp[++tot] = a[j];
            j++;
        }
    }
    while(i <= mid){
        tmp[++tot] = a[i];
        add(a[i].c,1);
        i++;
    }
    while(j <= r){
        
        a[j].ans += que(a[j].c-1);
        tmp[++tot] = a[j];
        j++;
    }
    for( i = l;i <= mid;i++) add(a[i].c,-1);
    for( i = l;i <= r;i++) a[i] = tmp[i];
}
int main(){
    scanf("%lld",&n);
    for(int i = 1;i <= n;i++)
    {
        scanf("%d%d%d",&a[i].a,&a[i].b,&a[i].c);
    }
    sort(a+1,a+1+n,cmp);
    cdq(1,n);
    ans = n*(n-1)/2;
    for(int i = 1;i <= n;i++)
        ans -= a[i].ans;
    printf("%lld\n",ans);
	return 0;
}

 

CDQ分治是一种高效的离线分治算法,常用于解决多维偏序问题、数据范围较大的问题以及某些带修改的查询问题。它通过将操作离线处理并按照时间或维度进行分治,从而降低时间复杂度。以下是几个CDQ分治的经典例题及其解析。 ### 三维偏序问题 三维偏序问题是CDQ分治的经典应用之一。问题描述为:给定 $ n $ 个三元组 $ (x_i, y_i, z_i) $,定义偏序关系为 $ x_i \leq x_j, y_i \leq y_j, z_i \leq z_j $ 时,$ j $ 对 $ i $ 有贡献。要对每个元素,统计有多少个元素比它大(即满足偏序关系)。 CDQ分治的处理方式是将三元组按 $ x $ 排序,然后在分治过程中递归处理左右两部分,最后统计左半部分对右半部分的贡献。对于每一层分治,可以将问题转化为二维偏序问题,并使用树状数组维护 $ y $ 和 $ z $ 的信息。 ```cpp // 伪代码示意 void cdq(int l, int r) { if (l == r) return; int mid = (l + r) / 2; cdq(l, mid); cdq(mid + 1, r); // 合并阶段,统计左半部分对右半部分的贡献 // 按照 y 排序,使用树状数组维护 z 的信息 } ``` ### 动态逆序对问题 动态逆序对问题要在支持单点修改的情况下,多次查询某个区间内的逆序对数量。该问题可以通过CDQ分治离线处理所有修改和查询操作。 CDQ分治的核心思想是将所有操作按照时间顺序处理,并将修改操作与查询操作分离。在每一步分治中,将前一半的操作作为修改,后一半的操作作为查询,统计前一半修改对后一半查询的影响。 ```cpp // 伪代码示意 void cdq(int l, int r, vector<Query> &queries) { if (l == r) return; int mid = (l + r) / 2; cdq(l, mid, queries); cdq(mid + 1, r, queries); // 处理跨越 mid 的查询 } ``` ### K大数查询(浙江省选) K大数查询问题是CDQ分治的典型应用之一,其问题描述为:有 $ N $ 个位置,支持两种操作: 1. 在某个位置插入一个数。 2. 查询某个区间内的第 $ k $ 大数。 CDQ分治可以将问题转化为多维偏序问题,其中一维是时间,另一维是数值范围。通过二分答案和CDQ分治的结合,可以在 $ O(n \log^2 n) $ 的时间复杂度内解决问题。 ```cpp // 伪代码示意 bool check(int mid) { // 利用CDQ分治统计满足条件的数的数量 } void cdq(int l, int r, ...) { // 分治处理 } ``` ### 总结 CDQ分治算法在处理多维偏序问题、动态数据结构问题等方面具有显著优势。通过将问题离线处理,并在分治过程中合并子问题的解,可以有效地降低时间复杂度。上述例题展示了CDQ分治在不同场景下的应用,包括三维偏序、动态逆序对和K大数查询等问题。
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