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尺取法

时间:2022-12-30 10:34:42浏览次数:43  
标签:arr int 复杂度 枚举 取法 区间

1、算法概述

一般当我们要去枚举满足条件的权值区间,可以用双指针遍历的方法获得满足条件的区间,这是尺取法的本质(这里的权值泛指区间的属性,包括区间和、区间内数字种类等)。尺取法是一种线性算法,记(l, r)为一个序列内以l为起点的最短合法区间,如果有rl的增大而增大,使用尺取法。具体做法就是不断枚举l,同时求出r,由于rl增大而增大,所以r只有 n 次变化机会,所以时间复杂度为O(n)

尺取法需要满足的条件: 区间权值大小满足随区间长度单调变化,即区间越长区间权值越小(或越大)。

尺取法的优点: 不会去枚举到一定不满足条件的区间。

2、算法模板

for(int l = 1; l <= n; ++l)
{
    while(r < n && sum < s)
    {
        ++r;
        sum += arr[r];
    }
    if(sum >= s && r - l + 1 <= n)
    {
        ans = min(ans, r - 1 + 1);
    }
    sum -= arr[l];
}

说明: 首先枚举l,就是相当于给所有状态按左端点分类,去枚举以l为起点的第一个满足条件的区间。确定l后,++r就相当于剪枝一定不满足条件的区间,在此过程中维护区间和sum,当我们发现终于枚举到第一个满足条件的区间时,去统计一下区间长度最小值。sum -= arr[l]逻辑很关键,它利用了尺取法的单调性,sum减去后,下一轮枚举新的l,这样lr是以新的l为起点的最接近满足条件的区间,这样省得去枚举以新l为起点,右端点为r之前得一定不满足条件得区间。

3、算法示例

1、找到指定和的整数对

  • 问题描述

输入n(n <= 100000)个整数,放在数组arr中,找出其中的两个数,它们的和等于整数m(假设肯定有解)。

  • 输入

21 4 5 6 13 65 32 9 23
28

  • 输出

5 23

  • 说明

输入第一行是n个整数,第二行是m = 28,输出5 + 23 = 28

题解

该题有多种解法:

1)两重循环暴力枚举,复杂度为O(n^2),超时。

2)二分法,首先对数组从小到大排序,复杂度O(nlogn),然后从头到尾处理数组中的每个元素,在大于arr[i]的数中使用二分查找一个等于m - arr[i]的数,复杂度O(nlogn),总复杂度仍然为O(nlogn)

3)哈希表,分配一个哈希表,把n个数放进去,逐个检查arr中的n个数,检查m - arr[i]在哈希表中是否有值,复杂度O(n),空间换时间,复杂度最低。

4)尺取法,首先对数组从小到大排序,然后,设置两个变量ij,分别指向头和尾,i初值是 0,j初值是n - 1,然后让ij逐渐向中间移动,检查arr[i] + arr[j],如果大于m,就让j减 1,如果小于m,就让i加 1,直至arr[i] + arr[j] = m,排序复杂度O(nlogn),检查的复杂度O(n),合起来总复杂度O(nlogn)

void FindSum(int *arr, int n, int m)
{
    if(arr == nullptr)
    {
        return;
    }

    sort(arr, arr + n - 1);		// 排序

    int i = 0;
    int j = n - 1;

    while(i < j)
    {
        int sum = arr[i] + arr[j];
        if(sum > m)
        {
            --j;
        }
        if(sum < m)
        {
            ++i;
        }
        if(sum == m)
        {
            std::cout << arr[i] << " " << arr[j] << "\n";
            ++i;
        }
    }
}

说明

在这个题目中,尺取法不仅效率高,而且不需要额外的空间。把题目的条件改变一下,可以变化为类似的问题,例如:判断一个数是否为两个数的平方和。其实也能用同向扫描来做。

2、子序列

  • 问题描述

有一个长度为 N 的正整数序列(10 < N < 100000),每个数字都小于等于 10000,再给定一个正整数 S(S < 100000000),试求一个连续子序列,使得该序列的数字之和大于或等于 S,并要求该子序列尽量短。

  • 输入

输入多组数据,每组数据第一行为两个正整数 N 和 S,中间用空格隔开。第二行给出这个序列,每两个整数之间用空格隔开。输入文件以 EOF 结尾。当这个连续子序列不存在时输出 0。

  • 输出

对于每组数据,输出一个整数,代表满足要求的最短子序列长度,每组数据输出占一行。

题解

const int N = 500007;
const int M = 510007;
const int INF = 0x3f3f3f3f;

int n = 0;
int S = 0;
int arr[N] = {0};

int Solve()
{
    int res = INF;
    int s = 1;
    int t = 1;
    int sum = 0;

    while(1)
    {
        while(t <= n && sum < S)
        {
            sum += arr[t++];
        }
        if(sum < S)
        {
            break;
        }
        res = min(res, t - s);
        sum -= arr[s++];
    }
    if(res == INF)
    {
        res = 0;
    }
    return res;
}

int main()
{
    int t = 0;
    std::cin >> t;
    while(t--)
    {
        std::cin >> n >> S;
        for(int i = 1; i <= n; ++i)
        {
            std::cin >> arr[i];
        }
        std::cout << Solve() << "\n";
    }
    return 0;
}

标签:arr,int,复杂度,枚举,取法,区间
From: https://www.cnblogs.com/horacle/p/17014231.html

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