1. 概述
rmq(range minimum/maximum query),即區間最值查詢,是指這樣乙個問題:對於長度為n的數列a,回答若干詢問rmq(a,i,j)(i,j<=n),返回數列a中下標在i,j之間的最小/大值。這兩個問題是在實際應用中經常遇到的問題,下面介紹一下解決這兩種問題的比較高效的演算法。當然,該問題也可以用線段樹(也叫區間樹)解決,演算法複雜度為:o(n)~o(logn),這裡我們暫不介紹。
2.rmq演算法
對於該問題,最容易想到的解決方案是遍歷,複雜度是o(n)。但當資料量非常大且查詢很頻繁時,該演算法無法在有效的時間內查詢出正解。
(一)首先是預處理,用動態規劃(dp)解決。
設a[i]是要求區間最值的數列,f[i, j]表示從第i個數起連續2^j個數中的最大值。(dp的狀態)
例如:a數列為:3 2 4 5 6 8 1 2 9 7
f[1,0]表示第1個數起,長度為2^0=1的最大值,其實就是3這個數。同理 f[1,1] = max(3,2) = 3, f[1,2]=max(3,2,4,5) = 5,f[1,3] = max(3,2,4,5,6,8,1,2) = 8;
並且我們可以容易的看出f[i,0]就等於a[i]。(dp的初始值)
這樣,dp的狀態、初值都已經有了,剩下的就是狀態轉移方程。
我們把f[i,j]平均分成兩段(因為f[i,j]一定是偶數個數字),從 i 到i + 2 ^ (j - 1) - 1為一段,i + 2 ^ (j - 1)到i + 2 ^ j - 1為一段(長度都為2 ^ (j - 1))。用上例說明,當i=1,j=3時就是3,2,4,5 和 6,8,1,2這兩段。f[i,j]就是這兩段各自最大值中的最大值。於是我們得到了
狀態轉移方程
f[i, j]=max(f[i,j-1], f[i + 2^(j-1),j-1])
。生成f陣列的**
void rmq_st()
int len=log(n)/log(2);//2的len次方可以表示區間的最大長度
for(int j=1;j<=len;j++)
for(int i=1;i<=n;i++)
if(i+(1<
這裡我們需要注意的是迴圈的順序,我們發現外層是j,內層所i,這是為什麼呢?可以是i在外,j在內嗎?
答案是不可以。因為我們需要理解這個狀態轉移方程的意義。
狀態轉移方程的含義是:先更新所有長度為f[i,0]即1個元素,然後通過2個1個元素的最值,獲得所有長度為f[i,1]即2個元素的最值,然後再通過2個2個元素的最值,獲得所有長度為f[i,2]即4個元素的最值,以此類推更新所有長度的最值。
而如果是i在外,j在內的話,我們更新的順序就是f[1,0],f[1,1],f[1,2],f[1,3],表示更新從1開始1個元素,2個元素,4個元素,8個元素(a[0],a[1],....a[7])的最值,這裡f[1,3] = max(max(a[0],a[1],a[2],a[3]),max(a[4],a[5],a[6],a[7]))的值,但是我們根本沒有計算max(a[0],a[1],a[2],a[3])和max(a[4],a[5],a[6],a[7]),所以這樣的方法肯定是錯誤的。
(二)然後是查詢。
假如我們需要查詢的區間為(i,j),那麼我們需要找到覆蓋這個閉區間(左邊界取i,右邊界取j)的最小冪(可以重複,比如查詢5,6,7,8,9,我們可以查詢5678和6789)。
因為這個區間的長度為j - i + 1,所以我們可以取k=log2( j - i + 1),則有:rmq(a, i, j)=max。
舉例說明,要求區間[2,8]的最大值,k = log2(8 - 2 + 1)= 2,即求max(f[2, 2],f[8 - 2 ^ 2 + 1, 2]) = max(f[2, 2],f[5, 2]);
在這裡我們也需要注意乙個地方,就是《運算子和+-運算子的優先順序。
比如這個表示式:5 - 1 << 2是多少?
答案是:4 * 2 * 2 = 16。所以我們要寫成5 - (1 << 2)才是5-1 * 2 * 2 = 1。
int querymax(int l,int r)
int len=log(n)/log(2);//2的len次方可以表示區間的最大長度
for(int j=1;j<=len;j++)
for(int i=1;i<=n;i++)
if(i+(1<>n>>m)
{for(int i=1;i<=n;i++)
scanf("%d",&num[i]);
rmq_st();
while(m--)
{int a,b;
scanf("%d%d",&a,&b);
cout<
RMQ問題ST演算法 POJ 3264
st演算法o nlogn 預處理,o 1 的查詢指定區間的最值 以最小值為例 基本上是把待求區間 l,r 分為兩段長為len的區間 左邊一段為 l,l len 1 右邊一段為 r len 1,r len必須使得兩段區間覆蓋待求區間 設所求陣列為w 那麼,所求最小值就是兩個區間的最小值間的最小值 即m...
RMQ求區間最值
rmq演算法,是乙個快速求區間最值的離線演算法,預處理時間複雜度o n log n 查詢o 1 所以是乙個很快速的演算法,當然這個問題用線段樹同樣能夠解決。問題 給出n個數ai,讓你快速查詢某個區間的的最值。一 首先是預處理,用動態規劃 dp 解決。設a i 是要求區間最值的數列,f i,j 表示從...
RMQ 求區間最值
rmq演算法,是乙個快速求區間最值的離線演算法,預處理時間複雜度o n log n 查詢o 1 概念 rmq range minimum maximum query 即區間最值查詢,是指這樣乙個問題 對於長度為n的數列a,回答若干詢問rmq a,i,j i,j n 返回數列a中下標在i,j之間的最小...