RMQ问题 ST算法(学习笔记)
RMQ是询问某个区间的最大值或最小值的问题,主要求解方法之一ST算法;
ST算法其实是倍增思想的产物,等下看代码实现就很明显了
ST算法通常用在要多次询问一些区间的最值的问题中,相比于线段树,它的程序实现更简单,运行速度更快;
ST算法没有修改操作(或者说不擅长动态修改)
ST算法流程:
预处理:ST算法的原理实际上是动态规划,我们用a数组表示一组数,设\(f[i,j]\)表示从\(a[i]\)到\(a[i+2^j-1]\)这个范围内的最大值,从中间平均分成两部分,即把\(f[i,j]\)分为\(f[i,j-1]\)和\(f[i+2^{j-1},j-1]\)(是不是很像倍增!!!)
整个区间的最大值一定是左右两部分最大值的较大值,于是得到状态转移方程:
\(f[i][j]=max(f[i][j-1],f[i+2^{j-1}][j-1])\)
边界条件为\(f[i][0]=a[i]\);
于是我们可以预处理出f数组;
询问:若询问区间\([l,r]\)的最大值,则先求出最大的x满足\(2^x<=r-l+1\),那么区间
\([l,r]=[l,l+2^x-1]∪[r-2^x+1,r]\)
两个区间有并集,但不妨碍求区间最值,这也是ST算法只能求区间最值的原因;
求区间\([x,y]\)的最大值,表达式为:
\(k=log_2(y-x+1)\);
\(ans=max(f[x][k],f[y-2^k+1][k])\);
因为log函数效率不高,通常递推预处理k值(设\(log[d]\)表示\(log_2\)d向下取整,取\(log[d]=log[d/2]+1\)):
log[0]=-1;//log[0]=-1,才能使log[1]=0
for(int i=1;i<=n;i++)
log[i]=log[i>>1]+1;
模板:
log[0]=-1;
for(int i=1;i<=n;i++)//n个数的序列
f[i][0]=a[i],log[i]=log[i>>1]+1;
//根据f数组的定义,f[i][0]=a[i]
//预处理出长度为1~n的log数组
for(int j=1;j<=LogN;j++)//LogN一般取20即可
for(int i=1;i+(1<<j)-1<=n;i++)//1<<j即2^j
f[i][j]=max(f[i][j-1],f[i+(1<<j-1)][j-1])
while(m--){
cin>>x>>y;//询问区间[x,y]内的最大值
int k=log[y-x+1];//log2(y-x+1)向下取整的值
cout<<max(f[x][k],f[y-(1<<k)+1][k]);
}