RMQ问题再临

本文介绍了一个经典的RMQ问题(区间最小值查询),并提供了两种解决方案:一种是通过预处理的方法(RMQ算法),另一种是使用线段树进行动态更新与查询。文章详细展示了两种方法的代码实现。

RMQ问题再临

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描述

终于,小Hi和小Ho踏上了回国的旅程。在飞机上,望着采购来的特产——小Hi陷入了沉思:还记得在上上周他们去超市的时候,前前后后挑了那么多的东西,都幸运的没有任何其他人(售货员/其他顾客)来打搅他们的采购过程。但是如果发生了这样的事情,他们的采购又会变得如何呢?

于是小Hi便向小Ho提出了这个问题:假设整个货架上从左到右摆放了N种商品,并且依次标号为1到N,每次小Hi都给出一段区间[L, R],小Ho要做的是选出标号在这个区间内的所有商品重量最轻的一种,并且告诉小Hi这个商品的重量。但是在这个过程中,可能会因为其他人的各种行为,对某些位置上的商品的重量产生改变(如更换了其他种类的商品),面对这样一个问题,小Ho又该如何解决呢?

提示:平衡乃和谐之理

输入

每个测试点(输入文件)有且仅有一组测试数据。

每组测试数据的第1行为一个整数N,意义如前文所述。

每组测试数据的第2行为N个整数,分别描述每种商品的重量,其中第i个整数表示标号为i的商品的重量weight_i。

每组测试数据的第3行为一个整数Q,表示小Hi总共询问的次数与商品的重量被更改的次数之和。

每组测试数据的第N+4~N+Q+3行,每行分别描述一次操作,每行的开头均为一个属于0或1的数字,分别表示该行描述一个询问和描述一次商品的重量的更改两种情况。对于第N+i+3行,如果该行描述一个询问,则接下来为两个整数Li, Ri,表示小Hi询问的一个区间[Li, Ri];如果该行描述一次商品的重量的更改,则接下来为两个整数Pi,Wi,表示位置编号为Pi的商品的重量变更为Wi

对于100%的数据,满足N<=10^4,Q<=10^4, 1<=Li<=Ri<=N,1<=Pi<=N, 0<weight_i, Wi<=10^4。

输出

对于每组测试数据,对于每个小Hi的询问,按照在输入中出现的顺序,各输出一行,表示查询的结果:标号在区间[Li, Ri]中的所有商品中重量最轻的商品的重量。

样例输入
10
618 5122 1923 8934 2518 6024 5406 1020 8291 2647 
6
0 3 6
1 2 2009
0 2 2
0 2 10
1 1 5284
0 2 5
样例输出
   1923
   2009
   1020
   1923
分析:分别试着用RMQ和线段树写了一遍; 代码: RMQ:
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <climits>
#include <cstring>
#include <string>
#include <set>
#include <map>
#include <queue>
#include <stack>
#include <vector>
#include <list>
#include <bitset>
#define rep(i,m,n) for(i=m;i<=n;i++)
#define rsp(it,s) for(set<int>::iterator it=s.begin();it!=s.end();it++)
#define vi vector<int>
#define pii pair<int,int>
#define mod 1000000007
#define inf 0x3f3f3f3f
#define pb push_back
#define mp make_pair
#define fi first
#define se second
#define ll long long
#define pi acos(-1.0)
const int maxn=1e6+10;
const int dis[4][2]={{0,1},{-1,0},{0,-1},{1,0}};
using namespace std;
ll gcd(ll p,ll q){return q==0?p:gcd(q,p%q);}
ll qpow(ll p,ll q){ll f=1;while(q){if(q&1)f=f*p;p=p*p;q>>=1;}return f;}
int n,m,p[maxn],a[21][maxn];
void init()
{
    for(int i=2;i<=n;i++)p[i]=1+p[i/2];
    for(int i=1;i<20;i++)
        for(int j=1;j+(1<<i)-1<=n;j++)
        a[i][j]=min(a[i-1][j],a[i-1][j+(1<<(i-1))]);
    return;
}
int getmi(int l,int r)
{
    int x=p[r-l+1];
    return min(a[x][l],a[x][r-(1<<x)+1]);
}
int main()
{
    int i,j,k,t;
    scanf("%d",&n);
    rep(i,1,n)scanf("%d",&a[0][i]);
    init();
    scanf("%d",&m);
    while(m--)
    {
        int ok,l,r;
        scanf("%d%d%d",&ok,&l,&r);
        if(!ok)printf("%d\n",getmi(l,r));
        else
        {
            a[0][l]=r;
            for(i=1;i<20;i++)
            {
                for(j=max(1,l+1-(1<<i));j<=l&&j+(1<<i)-1<=n;j++)
                    a[i][j]=min(a[i-1][j],a[i-1][j+(1<<(i-1))]);
            }
        }
    }
    //system ("pause");
    return 0;
}

线段树:

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <climits>
#include <cstring>
#include <string>
#include <set>
#include <map>
#include <queue>
#include <stack>
#include <vector>
#include <list>
#include <bitset>
#define rep(i,m,n) for(i=m;i<=n;i++)
#define rsp(it,s) for(set<int>::iterator it=s.begin();it!=s.end();it++)
#define vi vector<int>
#define pii pair<int,int>
#define mod 1000000007
#define inf 0x3f3f3f3f
#define pb push_back
#define mp make_pair
#define fi first
#define se second
#define ll long long
#define pi acos(-1.0)
const int maxn=1e6+10;
const int dis[4][2]={{0,1},{-1,0},{0,-1},{1,0}};
using namespace std;
ll gcd(ll p,ll q){return q==0?p:gcd(q,p%q);}
ll qpow(ll p,ll q){ll f=1;while(q){if(q&1)f=f*p;p=p*p;q>>=1;}return f;}
int n,m,a[maxn];
void update(int p,int q)
{
    p+=n-1;
    a[p]=q;
    while(p)
    {
        p=(p-1)/2;
        a[p]=min(a[2*p+1],a[2*p+2]);
    }
}
int query(int ql,int qr,int p,int l,int r)
{
    if(r<=ql||qr<=l)return inf;
    else if(ql<=l&&r<=qr)return a[p];
    else return min(query(ql,qr,p*2+1,l,(l+r)/2),query(ql,qr,p*2+2,(l+r)/2,r));
}
int main()
{
    int i,j,k,t;
    memset(a,inf,sizeof(a));
    scanf("%d",&t);
    n=1;
    while(n<t)n<<=1;
    rep(i,0,t-1)scanf("%d",&j),update(i,j);
    scanf("%d",&m);
    while(m--)
    {
        int p,b,c;
        scanf("%d%d%d",&p,&b,&c);
        if(p==0)b--,printf("%d\n",query(b,c,0,0,n));
        else b--,update(b,c);
    }
    //system ("pause");
    return 0;
}

 

转载于:https://www.cnblogs.com/dyzll/p/5742891.html

### 使用单调栈解决RMQ问题 #### 解决方案概述 对于范围最小查询 (Range Minimum Query, RMQ) 或者范围最大查询 (Range Maximum Query),单调栈并不是最常用的工具。然而,在某些特定场景下,通过巧妙利用单调栈可以有效地解决问题[^3]。 当面对需要频繁查询子数组中的最小值或最大值的情况时,可以通过预处理构建辅助结构来加速查询过程。具体来说: - 对于每一个位置 `i` ,找到左侧第一个小于它的元素的位置 `left[i]` 和右侧第一个小于它的元素的位置 `right[i]` 。这一步骤能够借助单调递增栈完成。 - 构建好上述两个数组之后,针对任意给定区间 `[L,R]` 的查询请求,则可以在 O(1) 时间复杂度内得出结果:遍历该区间的每个元素 i , 如果满足条件 L<=left[i]+1 && R>=right[i]-1 则更新答案为 min(ans,a[i]) 。 这种方法特别适合离线批量处理多个不相交的查询请求,并且原始序列不会发生变化的情形。 #### 示例代码 下面是一个 Python 实现的例子,展示了如何使用单调栈计算每个元素作为最小值所覆盖的最大区间长度,进而支持快速的 RMQ 查询: ```python def preprocess_min_ranges(nums): n = len(nums) # 初始化左右边界,默认设置成非法值(-1表示左边界的初始状态,n表示右边界的初始状态) left_bound = [-1]*n right_bound = [n]*n stack = [] # 计算左边界 for i in range(n): while stack and nums[stack[-1]] >= nums[i]: stack.pop() if stack: left_bound[i] = stack[-1] stack.append(i) stack.clear() # 反向遍历计算右边界 for i in reversed(range(n)): while stack and nums[stack[-1]] > nums[i]: top_index = stack.pop() right_bound[top_index] = i stack.append(i) return left_bound,right_bound nums = [3,1,2,4] left_bound, right_bound = preprocess_min_ranges(nums) print("Left Boundaries:", left_bound) print("Right Boundaries:", right_bound) # 进行一次简单的RMQ测试 query_L = 0 query_R = 2 answer = float('inf') for idx in range(query_L, query_R + 1): if left_bound[idx] < query_L or left_bound[idx]==-1 : continue if right_bound[idx]>query_R : answer=min(answer,nums[idx]) if answer != float('inf'): print(f"The minimum value between index {query_L} to {query_R} is {answer}") else: print("No valid element found within the specified range.") ``` 此段程序首先完成了对输入列表 `nums` 中各个元素对应的左右边界的查找工作,随后演示了一次具体的 RMQ 请求操作。