hdu-5213(莫队算法)

莫队算法介绍:

莫队算法是离线处理一类区间不修改查询类问题的算法。就是如果你知道了[L,R]的答案。你可以在O(1)的时间下得到[L,R-1]和[L,R+1]和[L-1,R]和[L+1,R]的答案的话。就可以使用莫队算法。

莫队算法预先知道了所有的询问。可以合理的组织计算每个询问的顺序以此来降低复杂度。要知道我们算完[L,R]的答案后现在要算[L',R']的答案。由于可以在O(1)的时间下得到[L,R-1]和[L,R+1]和[L-1,R]和[L+1,R]的答案.所以计算[L',R']的答案花的时间为|L-L'|+|R-R'|。如果把询问[L,R]看做平面上的点a(L,R).询问[L',R']看做点b(L',R')的话。那么时间开销就为两点的曼哈顿距离。所以对于每个询问看做一个点。我们要按一定顺序计算每个值。那开销就为曼哈顿距离的和。要计算到每个点。那么路径至少是一棵树。所以问题就变成了求二维平面的最小曼哈顿距离生成树。

关于二维平面最小曼哈顿距离生成树。感兴趣的可以参考点击打开链接

这样只要顺着树边计算一次就ok了。可以证明时间复杂度为n*sqrt(n)。

但是这种方法编程复杂度稍微高了一点。所以有一个比较优雅的替代品。那就是先对序列分块。然后对于所有询问按照L所在块的大小排序。如果一样再按照R排序。然后按照排序后的顺序计算。为什么这样计算就可以降低复杂度呢。

一、i与i+1在同一块内,r单调递增,所以r是O(n)的。由于有n^0.5块,所以这一部分时间复杂度是n^1.5。
二、i与i+1跨越一块,r最多变化n,由于有n^0.5块,所以这一部分时间复杂度是n^1.5
三、i与i+1在同一块内时变化不超过n^0.5,跨越一块也不会超过2*n^0.5,不妨看作是n^0.5。由于有n个数,所以时间复杂度是n^1.5
于是就变成了O(n^1.5)了。


题意:给定区间1~n的值,k和m个l1 r1 l2 r2区间询问,求从l1~r1取x,从l2~r2取y,满足x+y==k的不同解数。

莫队算法有曼哈顿最小生成树求解法和分块求解法,该代码是分块求解法,即把询问按l值分成sqrt(n)块,块内按r排序进行求解。

#include
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#include
using namespace std;
#define N 30005
int a[N];
int n,k,m;
int len,tot;
int l1,l2,r1,r2;
int ans[N],c[N*2];
struct node{
    int l,r,id,p;
    void set(int i,int ll,int rr,int pp){
        id=i;l=ll;r=rr;p=pp;
    }
}f[N*4];
bool cmp(node a,node b){
    if(a.l/len!=b.l/len) return a.l/lenf[i].l){
            nl--;
            if(k>a[nl]) res+=c[k-a[nl]];
            c[a[nl]]++;
        }
        while(nra[nr]) res+=c[k-a[nr]];
            c[a[nr]]++;
        }
        while(nla[nl]) res-=c[k-a[nl]];
            c[a[nl]]--;
            nl++;
        }
        while(nr>f[i].r){
            if(k>a[nr]) res-=c[k-a[nr]];
            c[a[nr]]--;
            nr--;
        }
        ans[f[i].id]+=res*f[i].p;
    }
}
int main()
{
    while(~scanf("%d",&n)){
        scanf("%d",&k);
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            scanf("%d",&a[i]);
        }
        memset(c,0,sizeof(c));
        scanf("%d",&m);
        tot=0;
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            ans[i]=0;
            scanf("%d%d%d%d",&l1,&r1,&l2,&r2);
            f[tot++].set(i,l1,r2,1);
            f[tot++].set(i,l1,l2-1,-1);
            f[tot++].set(i,r1+1,r2,-1);
            if(r1+1<=l2-1) f[tot++].set(i,r1+1,l2-1,1);
            /*先求(x,y)在l1~r2区间所有解数,然后减去(x,y)在l1~l2-1,和r1+1~r2区间解数,
             剩余即为满足x在l1~r1且y在l2~r2区间的解数,重复减的再加上。以此解决
             莫队算法x,y属于不同区间的求解问题*/
        }
        len=sqrt(n);//分块,len为块长度
        sort(f,f+tot,cmp);
        solve();
        for(int i=1;i<=m;i++)
        printf("%d\n",ans[i]);
    }
    return 0;
}




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