【总结】CDQ分治总结

前言:

CDQ分治,严格意义上说并不算一种算法,而是一种思想:将问题分为两部分,先解决左半部分,根据左半部分的信息更新右半部分。我的博客主要是借助三位偏序的模型,来介绍这种算法思想。

一维偏序:

一维偏序问题非常经典:其实就是我们常说的排序。
那么,排序有哪些方法?
1、归并排序
2、快排
3、堆排序(借助数据结构)
……
我们常用的大约就是以上三种,如果不记得了请自行复习,这几个算法的思想在之后都会涉及。

二维偏序:

给出N个二元组 X,Y ( X , Y ) ,对于每一个二元组 X,Y ( X , Y ) ,求满足 Xi<X,Yi<Y X i < X , Y i < Y 的二元组 Xi,Yi ( X i , Y i ) 数量。
二维偏序问题也非常容易,一种很简单的思路是:先按照X排序,从小到大依次处理,每次查询完后将当前处理的二元组的Y插入一个堆,每次询问时就查找在堆中小于Y的元素数量。
其实就是一个统计逆序对的过程。

现在拓展一下:
依次插入N个二元组 X,Y ( X , Y ) ,对于每一次插入的二元组 X,Y ( X , Y ) ,求满足 Xi<X,Yi<Y X i < X , Y i < Y 的二元组 Xi,Yi ( X i , Y i ) 数量。
其实这就是三维偏序问题了

三维偏序:

为什么加入一个动态就变成了三位偏序呢?
如果把时间 Ti T i 看做一个维度,那么我们求的其实是满足 Ti<T,Xi<X,Yi<Y T i < T , X i < X , Y i < Y 的三元组 TiXiYi ( T i , X i , Y i ) 数量

那么三维偏序问题如何解决呢?
回顾一下我们对二维偏序是怎么处理的:我们是将两种处理一维偏序的方法组合起来(排序+堆),那么同理,我们可以尝试将三种排序方式都用上。

注:之后将三元组默认为(X,Y,Z)
首先,我们按照X排序(快排),将原串分为左右两个区间,在两个区间内按照y归并排序,这样一来,我们可以使这两个区间满足如下性质:

【总结】CDQ分治总结_第1张图片
那么处理起来就很显然了:
因为右区间的X一定大于左区间,所以只可能左区间对右区间有贡献。我们在归并排序时,每次存入一个左区间的元素,就将它的Z插入一个堆;每次存入一个右区间的元素,就从堆中找 Zi<Z Z i < Z 的数量。
最后来分析一下时间复杂度:快排嵌套堆 (nlog2n) ( n l o g 2 n ) +归并排序 (nlogn) ( n l o g n ) -> nlog2n n l o g 2 n
这么看,似乎复杂度和树套树没有区别,但其实在实际运行中,由于快排的常数小于许多 nlogn n l o g n 级数据结构的常数,所以CDQ分治的速度一般优于树套树,一个更大的优点是:CDQ分治的代码通常比树套树短很多,在考场上更容易实现。

但是CDQ分治也有一些致命的弱点:必须离线操作。如果题目强制在线,那么除非出题人故意恶搞,否则基本就不可能是CDQ分治了。

网上很多对CDQ分治算法的讲解,但大部分都是以货币兑换作为模板的。我的讲解是按照LJH大佬的课件,通过三位偏序问题来讲解的,因此,可能与网上的其他的CDQ分治算法讲解有所冲突。

模板题:BZOJ3295动态逆序对(可以尝试用树套树过一次…反正我是卡的时限…10000多毫秒过的)

#include
#include
#include
#include
#define SF scanf
#define PF printf
#define MAXN 100010
using namespace std;
struct node{
    int t,x,y;
    node () {}
    node (int t1,int x1,int y1):t(t1),x(x1),y(y1) {}
}p[MAXN],tmp[MAXN];
int n,m,a[MAXN],t[MAXN],c[MAXN];
long long ans[MAXN];
inline int lowbit(int x){
    return x&-x;
}
void add(int x,int d){
    while(x<=n){
        c[x]+=d;
        x+=lowbit(x);
    }
}
int que(int x){
    int res=0;
    while(x){
        res+=c[x];
        x-=lowbit(x);
    }
    return res;
}
void cdq(int l,int r){
    if(l==r)
        return ;
    int mid=(l+r)>>1,i,j,k;
    k=mid+1;
    j=l;
    for(i=l;i<=r;i++){
        if(p[i].t<=mid)
            tmp[j++]=p[i];
        else
            tmp[k++]=p[i];
    }
    for(i=l;i<=r;i++)
        p[i]=tmp[i];
    i=l;
    for(j=mid+1;j<=r;j++){
        for(;i<=mid&&p[i].xx;i++)
            add(p[i].y,1);
        ans[p[j].t]+=(i-l)-que(p[j].y);
    }
    i--;
    for(;i>=l;i--)
        add(p[i].y,-1);
    i=mid;
    for(j=r;j>mid;j--){
        for(;i>=l&&p[i].x>p[j].x;i--)
            add(p[i].y,1);
        ans[p[j].t]+=que(p[j].y);
    }
    i++;
    for(;i<=mid;i++) 
        add(p[i].y,-1);
    cdq(l,mid);
    cdq(mid+1,r);
}
int main(){
    int b,cnt=0;
    SF("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=n;i++)
        SF("%d",&a[i]);
    for(int i=1;i<=m;i++){
        SF("%d",&b);
        t[b]=i; 
    }
    for(int i=1;i<=n;i++){
        if(t[a[i]])
            p[i]=node(n-t[a[i]]+1,i,a[i]);
        else
            p[i]=node(++cnt,i,a[i]);
    }
    cdq(1,n);
    for(int i=2;i<=n;i++)
        ans[i]+=ans[i-1];
    for(int i=n;i>n-m;i--)  
        PF("%lld\n",ans[i]);
}

你可能感兴趣的:(CDQ分治)