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ST算法(区间最值)

时间:2023-02-03 10:31:29浏览次数:41  
标签:log min int mn 算法 ST 最小值 最值


ST算法是解决RMQ(区间最值)问题,它能在O(nlogn)的时间预处理,然后酶促查询的复杂度是O(1)。

其原理是倍增f[i][j]表示从i位起的2^j个数中的最大数,即[i,i+2^j-1]中的最大值。

首先,我们要维护一个二维数组mn[i][j]用来表示从j到j+2^i-1的最小值(长度显然为2^i)
任意一段的最小值显然等于min(前半段最小值,后半段最小值)。 
那么mn[i][j]如何用其他状态来继承呢? 
j到j+2^i-1的长度为2^i,那么一半的长度就等于2^(i-1)。 
那么前半段的状态表示为mn[i-1][j]。 
后半段的长度也为2^(i-1),起始位置为j+2^(i-1)。 
那么后半段的状态表示为mn[i-1][j+2^(i-1)]。 
所以: 
mn[i][j]=min(mn[i-1][j],mn[i-1][j+2^(i-1)]

代码:

log[0]=-1;
for(int i=1;i<=200000;i++)
log[i]=log[i/2]+1;//log[i]表示log(i)的整数部分
for(int i=1;i<=n;i++)
ST[0][i]=a[i];//显然2^0=1,所以a[i]*2^0=a[i](一定要初始化)
for(int i=1;i<=log[n];i++)
for(int j=1;j<=n;j++)
if(j+2^i-1<=n)
ST[i][j]=min(ST[i-1][j],ST[i-1][j+2^(i-1)];

首先明白一个定理: 
2^log(a)>a/2 
这个很简单,因为log(a)表示小于等于a的2的最大几次方。 
比如说log(4)=2,log(5)=2,log(6)=2,log(7)=2,log(8)=3,log(9)=3……. 
那么我们要查询x到y的最小值。 
设len=y-x+1,t=log(len) 
根据上面的定理:2^t>len/2 
从位置上来说,x+2^t越过了x到y的中间! 
因为位置过了一半 
所以x到y的最小值可以表示为min(从x往后2^t的最小值,从y往前2^t的最小值) 
前面的状态表示为mn[t][x] 
设后面(从y往前2^t的最小值)的初始位置是k, 
那么k+2^t-1=y,所以k=y-2^t+1 
所以后面的状态表示为mn[t][y-2^t+1] 
所以x到y的最小值表示为min(mn[t][x],mn[t][y-2^t+1]),所以查询时间复杂度是O(1)。

 

 

标签:log,min,int,mn,算法,ST,最小值,最值
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