闲话
莫队算法似乎还是需要一点分块思想的。。。。。。于是我就先来搞分块啦!
膜拜hzwer学长神犇%%%Orz
这九道题,每一道都堪称经典,强力打Call!点这里进入
算法简述
每一次考试被炸得体无完肤之后,又听到讲题目的Dalao们爆出一句
数据不大,用分块暴力搞一下就AC了
的时候,我就会五体投地,不得翻身。。。。。。
分块?暴力?真的有如此玄学?
直到现在我还是觉得它很笨拙,但要熟练运用(尤其是打大暴力部分分的时候),绝非易事。
没错,分块是优化的暴力,更轻松地资瓷在线,是一种算法思想,主要用来维护区间信息,因此也可以当成数据结构。
当绞尽脑汁也无法发现能用自带log的数据结构(线段树,树状数组,平衡树······)维护的时候,一定不要抛弃它。
一般的分块题目形式,都是给你若干个区间处理操作。这些区间有长有短,直接暴力操作复杂度是\(O(n^2)\)的。
分块就是为了解决区间过长所导致的低效而出现的。
具体做法,是把数列分成若干个小块,每个小块内部,每个元素的值仍然需要维护,然后再维护整个小块的信息。
对于一个很长的操作区间,其内部一定会包含若干连续的小块对吧。
对这些小块,直接对小块信息操作,不用一个个操作每个元素啦,从而省去了大量时间。
当然,区间两头会有不包含一个完整小块的部分,暴力修改。然而这两头长度加起来不会超过块的长度的两倍,复杂度有保证。
常见题目类型&套路&难度分析(持续更新中)
维护块信息总和★★☆☆☆
最裸的一类啦。。。。。。
例题有下面hzwer九题中的1、4维护块标记并进行懒处理★★★☆☆
需要分析复杂度的思路,巧妙地利用题目特点,维护好懒标记并正确释放,但实现难度不高
例题有下面hzwer九题中的5、7和8块内维护其它结构★★★☆☆
思路较清晰,但实现难度加大,常见的类型(我只见过的)有
—— 有序表,以便资磁块内二分答案等操作,如下面hzwer九题中的2、3
—— 链表,可以方便地插入和删除,更可以高效完成块与块的合并或分裂(重构),如下面hzwer九题中的6
—— 平衡树,更多高级操作,题目仍在发现中(当然,可以把hzwer九题中的3、6两题的操作合在一起)(手动滑稽)
—— 。。。。。。维护块区间的信息★★★★☆
解释一下,这里的“块区间”指的是第\(l\)个块到第\(r\)个块的信息。如果需要这样维护的话,通常思维难度和实现难度都上了一个档次。
题目仍在发现并落实中。。。。。。(hzwer九题中的9当然是个火题辣,不过利用了离线我用常数更优的莫队水了一下)
题目列表
hzwer数列分块入门九题
hzwer的题解都很详细了,我再写点自己的东西吧。
分块入门 1 by hzwer
LOJ题目传送门
题面等于洛谷模板树状数组2。。。。。。
不过既然学分块就好好学嘛。
这里的小块信息就是一个加法标记,表示对整个区间的所有数加上标记值。
于是做法就很简单了。
对于这个分块长度(以下设为\(m\))的问题,我不是很清楚。对于每个具体的题目,到底该取多少呢?
方便的话,默认\(m=\sqrt n\)吧。
分析一下单次修改的复杂度。在本题中,整块修改复杂度取决于块的数量,复杂度\(O({n\over m})\);
不完整块暴力修改复杂度取决于块的长度,复杂度\(O(m)\)。
根据基本不等式,\({n\over m}+m≥2\sqrt n\)当且仅当\({n\over m}=m\)时等号成立。
于是\(m=\sqrt n\)。
当然,如果数据是随机的,那么平均情况下的系数考虑一下会得到更好的\(m\)。
首先,询问区间的平均长度是\(n\over 3\)(试出来的,我太弱了不会证,欢迎Dalao指教)
然后,暴力修改的部分平均长度肯定是\(m\)(\({m\over 2}×2\)),得到带系数的复杂度\(O({n\over {3m}}+m)\)。
再次用基本不等式得到更优的\(m\)是\(\sqrt{{n\over 3}}\)。
目测hzwer的数据是rand的,所以改了以后确实快不少。
贴下代码吧。貌似我的代码永远是最短最丑的。。。。。。
#include
#include
int a[50009],b[233];//b为小块加法标记
int main()
{
register int n,L,i,op,l,r,c;
scanf("%d",&n);
L=sqrt(n/3);
for(i=0;i
分块入门 2 by hzwer
LOJ题目传送门
这时候,分块成为了最优解法。
排序预处理,询问操作块内二分,块外暴力。
修改操作块内放加法标记,块外暴力加排序重构。
平均情况下复杂度大致为\(O(n\log m+n({n\over m}\log m+m\log m))\)
利用平均系数\(m\)同样可取\(\sqrt{{n\over 3}}\)
实际上我尝试了一下,\(\sqrt{{n\over 4}}\)即\(\sqrt n\over 2\)更快。
因为预处理中带了个\(m\),加上修改操作中也带有\(m\)而在上式中为了简便被省略了。
所以\(m\)适当的更小一点。
还有一点,其实修改操作时对两个不完整部分的重新排序,可以不用写sort。
原块已经排好序,修改相当于给这个有序序列部分元素加上一个相等的值。
那么现在这个序列可以分成两个集合——被加的和没被加的。可以看出这两个集合按在原序列的位置中,仍然是各自有序的。
对两个有序的序列再排序,最高效的不就是二路归并吗?
这样做的话,要在有序序列中额外维护每个元素在原序列中的位置。
扫一遍这个不完整块的时候,根据位置判断是否被加,然后放入对应集合。最后对两个集合归并排序放回有序序列即可。
仅仅对单次修改操作而言,这样做使得复杂度降至\(O({n\over m}+m)\),去掉了\(\log\)。
然而这种写法也有一点常数,也比较麻烦,我就偷了点懒QvQ
上代码
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define R register
char s[1314520];
int a[54250],b[54250],t[2333];//请忽略丑陋的数组长度定义
#define resort(P) {memcpy(b+P,a+P,L<<2);sort(b+P,b+P+L);}//重构排序
#define in(z) {while(*++p<'-');z=*p&15;while(*++p>'-')z*=10,z+=*p&15;}
int main(){
fread(s,1,sizeof(s),stdin);
R char*p=s-1;
R int n,L,i,op,l,r,c,ans;
in(n);
L=sqrt(n)/2;
for(i=0;i=l){//暴力(右)
for(;r>=l;--r)a[r]+=c;
resort(l);
}
}
}
return 0;
}
分块入门 3 by hzwer
LOJ题目传送门
基本思路与2差不多,除了二分统计答案的方式。
因此就没什么好说的啦,代码跟上面一样丑,就不贴了
分块入门 4 by hzwer
LOJ题目传送门
题面等于洛谷模板线段树1。。。。。。
相比1,再加上块内总和的维护就好啦,代码也不贴了
分块入门 5 by hzwer
LOJ题目传送门
其实分块不是正解,我还是惯性思维想到了线段树。
反正开方不会超过四次,那可以用带log的数据结构维护。
考虑线段树,弄个标记表示当前节点区间已全部变为0或1,假如两个子区间都打标记了,那么当前区间也打上,以后区间开方碰到有标记就结束掉。
这样复杂度是对的,\(O(N\log N)\)带上一个不小的常数,但总比分块好点。。。。。。
分块的话也就是在块内搞同样意义的标记嘛!似乎还要写链表,不是很轻松的暴力。。。。。。我还是太懒了
线段树代码(放在这里极其不和谐)
#include
#include
#define R register
#define G c=getchar()
inline void in(R int&z){
R char G;
while(c<'-')G;
z=c&15;G;
while(c>'-')z*=10,z+=c&15,G;
}
const int M=3000000;
int le[M],mi[M],ri[M],s[M],t[M];
#define lc u<<1
#define rc u<<1|1
#define pushup s[u]=s[lc]+s[rc],t[u]=t[lc]&t[rc]//上传和以及标记
void build(R int u,R int l,R int r){//建树
le[u]=l;ri[u]=r;mi[u]=(l+r)>>1;
if(l==r){
in(s[u]);
if(s[u]<2)t[u]=1;
return;
}
build(lc,l,mi[u]);
build(rc,mi[u]+1,r);
pushup;
}
void update(R int u,R int l,R int r){//更新,略超出模板范围
if(t[u])return;
if(le[u]==ri[u]){
s[u]=sqrt(s[u]);
if(s[u]<2)t[u]=1;
return;
}
if(r<=mi[u])update(lc,l,r);
else if(l>mi[u])update(rc,l,r);
else update(lc,l,mi[u]),update(rc,mi[u]+1,r);
pushup;
}
int ask(R int u,R int l,R int r){//查询完全是模板
if(l==le[u]&&r==ri[u])return s[u];
if(r<=mi[u])return ask(lc,l,r);
else if(l>mi[u])return ask(rc,l,r);
else return ask(lc,l,mi[u])+ask(rc,mi[u]+1,r);
}
int main(){
R int n,op,l,r,c;
in(n);
build(1,1,n);
while(n--){
in(op);in(l);in(r);in(c);
if(op)printf("%d\n",ask(1,l,r));
else update(1,l,r);
}
return 0;
}
分块入门 6 by hzwer
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总觉得像平衡树基本操作。。。。。。
这里引入了一个新的概念——重构。
为了方便,我手写了一下链表套链表(滑稽)
就是块与块之间用链表相连,块中的每个元素也用链表连起来。
我采用了区间过大重构的方法。
这样的话当区间过大时,直接新开一个块插入在块的链表中,再让其指向原块的中点位置元素,省了挺多事的。
查询的话就维护每个块的大小,从前往后扫,以此确定某点在哪一个块中,再在块内挨个找。
还有一个小小的idea,可以让靠前的块更大,靠后的块略小,复杂度被平均了,会降低一些(只是貌似带来了更大的常数。。。。。。)
代码
#include
#include
#define G c=getchar()
#define in(z) G;\
while(c<'-')G;\
z=c&15;G;\
while(c>'-')z*=10,z+=c&15,G
const int B=1009,N=200009;
int s[B],neb[B],he[B],ne[N],v[N];
//neb块链表,he块首元素,ne元素链表,注意区分
int main()
{
register int n,L,i,j,b,p,pb,op,l,r;
register char c;
in(n);L=sqrt(n);
for(b=i=j=0;i=L<<1){//重构,把块砍两半
s[++pb]=s[b]>>=1;
neb[pb]=neb[b];neb[b]=pb;//神奇的链表指来指去
for(i=he[b],l=L-1;l;i=ne[i],--l);
he[pb]=ne[i];
}
}
}
return 0;
}
分块入门 7 by hzwer
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题面等于洛谷模板线段树2(不是模板,是大火题!)
已经敲完线段树2和Tree II,对此题失去了兴趣(其实是因为我太弱了,真的怕放标记又写挂。。。。。。)
分块入门 8 by hzwer
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思路像5,但代码不易,尤其是每次暴力左右不完整部分、破坏了块的同一个值的时候,还要释放标记,写起来是真心累。。。。。。
长长的代码
#include
#include
#include
using namespace std;
#define G ch=getchar()
#define in(z) G;\
while(ch<'-')G;\
z=ch&15;G;\
while(ch>'-')z*=10,z+=ch&15,G
int a[100009],t[1009];
int main(){
register int n,L,i,j,l,r,c,bel,ber,ans;
register char ch;
in(n);L=sqrt(n);
for(i=0;i=r;--i)a[i]=t[bel];
t[bel]=0;
}
else for(i=l;i
持续更新中。。。。。。