【算法学习笔记】分块——优雅的暴力

“这个世界本是没有分块的,小数据的题多了,便有了分块。” ——沃镃基硕德

\(0.\) 简介

分开是一种毒瘤优秀的数据结构,它的基本思想就是对一个数列分为几个小“块”,对于查询中的整块可以直接一扫而过,剩下的七零八碎的东西直接暴力。

很显然,我们会发现分的块越小,数量就越多,维护整块的信息就变的趋近于零块。而相反,块越大,维护块内信息就变得越慢,所以我们需要找一个折中的大小。

我们设数列长度为\(n\),块的大小为\(s\),块的个数为\(c\)

假设我们对全局进行处理,则时间复杂度应为\(O(c+s)\)

我们考虑如何使时间开销最小,这里运用的数学知识为均值不等式:

\[ \dfrac{a+b}{2}\leq \sqrt{2}{ab}\ \ (\text{当且仅当}a=b\text{时,等号成立})\]

由于\(s*c=n\),所以\(\min{(s+c)}=\sqrt{2}n,\ s=c=\sqrt{2}n\)

\(1.\) 基本分块

分块1

\(loj6277.\)数列分块入门 \(1\)

人话翻译:区间修改,单点查询。

本题是分块入门题。具体思想和线段树差不多,都是为某一个区间打上一个标记,并对整块进行标记修改,零块直接修改。和线段树不同的是分块的标记不用下放(无相交区间)。

#include

using namespace std;

#define rg register
#define int long long
#define ull unsigned long long

namespace Enterprise{
    inline int read(){
        rg int s=0,f=0;
        rg char ch=getchar();
        while(not isdigit(ch)) f|=(ch=='-'),ch=getchar();
        while(isdigit(ch)) s=(s<<1)+(s<<3)+(ch^48),ch=getchar();
        return f?-s:s;
    }
    
    const int N=5e4+15;
    int a[N],n,tag[255],size,pos[N];
    
    
    inline void main(){
        
        n=read();
        size=(int)sqrt(n);
        
        for(rg int i=1;i<=n;i++){
            pos[i]=(i-1)/size+1;
            a[i]=read();
        }
        
        for(rg int i=1;i<=n;i++){
            int opt=read(),l=read(),r=read(),c=read();
            if(!opt){
                rg int lx=pos[l],rx=pos[r];
                for(rg int j=l;pos[j]==lx&&j<=r;j++) a[j]+=c;
                if(lx==rx) continue;
                for(rg int j=r;pos[j]==rx;j--) a[j]+=c;
                for(rg int j=lx+1;j

分块2

\(loj6278.\) 数列分块入门 \(2\)

人话翻译:区间修改,统计区间严格小于某个数的数的个数。

本题要注意的是每次\(update\)零块必须重新sort,而对于整块修改,由于统一加了一个相同的数,不用重新sort。

这里的\(ac\)代码用到了一个小技巧:利用每块下标为\(0\)的位置来存储本块中所含元素的个数。

#include
#include
#include
#include
#include


using namespace std;

#define rg register
#define int long long
#define ull unsigned long long

namespace Enterprise{
    inline int read(){
        rg int s=0,f=0;
        rg char ch=getchar();
        while(not isdigit(ch)) f|=(ch=='-'),ch=getchar();
        while(isdigit(ch)) s=(s<<1)+(s<<3)+(ch^48),ch=getchar();
        return f?-s:s;
    }

    const int N=5e5+15;

    int a[N],tag[500],pos[N],n,size,b[500][500],sum;

    #define s(x) ((x-1)*size+1)
    #define e(x) (x*size)

    inline void _sort(int x){
//      memset(b[x],0,sizeof(b[x]));
        b[x][0]=0;
        for(rg int i=s(x);i<=min(n,e(x));i++) b[x][++b[x][0]]=a[i];
        sort(b[x]+1,b[x]+b[x][0]+1);
    }

    inline void update(int l,int r,int v){
        rg int lx=pos[l],rx=pos[r];
        for(rg int i=l;pos[i]==lx&&i<=r;i++) a[i]+=v;
        _sort(lx);
        if(lx==rx) return;
        for(rg int i=r;pos[i]==rx;i--) a[i]+=v;
        _sort(rx);
        for(rg int i=lx+1;i>1;
                if(b[i][mid]+tag[i]>=v) rr=mid-1;
                else ll=mid+1,tmp=mid;
            }
            ans+=tmp;
        }
        return ans;
    }

    inline void main(){
        n=read();
        size=(int)sqrt(n);
        sum=(n/size)+(n%size>0);
    
        for(rg int i=1;i<=n;i++){
//          a[i]=read();
            pos[i]=(i-1)/size+1;
//          id[i]=(i-1)%size+1;
            b[pos[i]][++b[pos[i]][0]]=a[i]=read();
        }
    
        for(rg int i=1;i<=sum;i++) sort(b[i]+1,b[i]+b[i][0]+1);
    
        for(rg int i=1;i<=n;i++){
            rg int opt=read(),l=read(),r=read(),v=read();https://loj.ac/problem/6279
            if(!opt) update(l,r,v);
            else printf("%lld\n",query(l,r,v*v));
        }       
    }
}

signed main(){
    Enterprise::main();
    return 0;
}

分块3

\(loj6279.\) 数列分块入门 \(3\)

人话翻译:区间修改,区间查找前驱。

  • 前驱是指严格小于某个数的数中的最大值,即查询 \(\max\limits_{l\leq i\leq r} a_i (a_i

根据前驱定义可得此题块内二分即可完成

#include
#include
#include
#include
#include


using namespace std;

#define rg register
#define int long long
#define ull unsigned long long

namespace Enterprise{
    inline int read(){
        rg int s=0,f=0;
        rg char ch=getchar();
        while(not isdigit(ch)) f|=(ch=='-'),ch=getchar();
        while(isdigit(ch)) s=(s<<1)+(s<<3)+(ch^48),ch=getchar();
        return f?-s:s;
    }

    const int N=1e6+15;

    int a[N],tag[500],pos[N],n,size,b[500][500],sum;

    #define s(x) ((x-1)*size+1)
    #define e(x) (x*size)

    inline void _sort(int x){
//      memset(b[x],0,sizeof(b[x]));
        b[x][0]=0;
        for(rg int i=s(x);i<=min(n,e(x));i++) b[x][++b[x][0]]=a[i];
        sort(b[x]+1,b[x]+b[x][0]+1);
    }

    inline void update(int l,int r,int v){
        rg int lx=pos[l],rx=pos[r];
        for(rg int i=l;pos[i]==lx&&i<=r;i++) a[i]+=v;
        _sort(lx);
        if(lx==rx) return;
        for(rg int i=r;pos[i]==rx;i--) a[i]+=v;
        _sort(rx);
        for(rg int i=lx+1;i>1;
                if(b[i][mid]+tag[i]0);
    
        for(rg int i=1;i<=n;i++){
//          a[i]=read();
            pos[i]=(i-1)/size+1;
//          id[i]=(i-1)%size+1;
            b[pos[i]][++b[pos[i]][0]]=a[i]=read();
        }
    
        for(rg int i=1;i<=sum;i++) sort(b[i]+1,b[i]+b[i][0]+1);
    
        for(rg int i=1;i<=n;i++){
            rg int opt=read(),l=read(),r=read(),v=read();
            if(!opt) update(l,r,v);
            else{
                rg int out=query(l,r,v);
                printf("%lld\n",out);
            }
            
        }       
    }
}

signed main(){
    Enterprise::main();
    return 0;
}

分块4

\(loj6280.\) 数列分块入门 \(4\)

人话翻译:区间修改,区间查询

只需开一个整块存和的数组即可。

#include

using namespace std;

#define rg register
#define int long long
#define ull unsigned long long

namespace Enterprise{
    inline int read(){
        rg int s=0,f=0;
        rg char ch=getchar();
        while(not isdigit(ch)) f|=(ch=='-'),ch=getchar();
        while(isdigit(ch)) s=(s<<1)+(s<<3)+(ch^48),ch=getchar();
        return f?-s:s;
    }
    
    const int N=5e4+15;
    int a[N],pos[N],tag[500],sum[500],n,size;
        
    inline void update(int l,int r,int v){
        rg int lx=pos[l],rx=pos[r];
        for(rg int i=l;pos[i]==lx&&i<=r;i++){
            a[i]+=v;
            sum[lx]+=v;
        }
        if(lx==rx) return;
        for(rg int i=r;pos[i]==rx;i--){
            a[i]+=v;
            sum[rx]+=v;
        }
        for(rg int i=lx+1;i

分块5

\(6281.\) 数列分块入门 \(5\)

在此链接三倍经验题与其题解

\(SP2713\ GSS4\ -\ Can\ you\ answer\ these\ queries\ IV\)

\(luogu\ P4145\) 上帝造题的七分钟2 / 花神游历各国

题解

由于本题数据范围为\(1e5\),每个数\(\leq 2^{31}-1\) 所以可知,最多开4次就可以变为1。很显然,对1进行开平方是没有意义的。所以我们只需对整块加入一个最大标记。

线段树明显可过此题,所以我就用线段树过了此题

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