线性结构——尺取法

【概述】

尺取法,顾名思义,就是像尺子一样一段一段的取,简单来说,尺取法就是返回推进区间开头和结尾,求满足条件的最小区间的方法。

一般在以下两种情况使用尺取法:

  • 给定一个有序递增数组,在数组中找到满足条件的区间
  • 给定长度为 n 的数列以及整数 s,求出不小于 s 的连续子序列的长度的最小值,即最优连续子序列问题

【基本思路】

尺取法本质上也是一种模拟,常用于解决寻找区间和问题。

假设有一问题:给定一个序列{5,1,3,5,10,7,4,9,2,8},在这些数中找一个区间,使得区间中每个元素的和大于或等于给定的值 S=15,求最短的子序列长度。

对于上述问题,不用尺取法的话,肯定就会开双重循环,枚举区间起点和终点,然后每一次都求一次和,再和给定的数作比较。但这样时间复杂度达到 O(n^2),而使用尺取法,时间复杂度会降到 O(n)

尺取法的思路与双重循环枚举的思路类似,都是寻找一个区间的起点和终点,尺取法的基本思路是:

  • 定义两个指针,将两个指针的看做一个区间范围,且他们最初都指向这一组数中的第一个
  • 如果这个指针区间范围内的元素之和小于给定的数,就把右指针向右移,直到区间和大于等于给定的值为止
    然后把左指针向右移,直到区间和等于给定的值为止
    保存方案,更新最优方案,继续操作
  • 假如左指针指向这些数的第一个,并且右指针指向这组数的最后一个,这种情况下的子区间元素之和仍然小于给定的数的话,那么就输出 -1,表示不可能。

如下图,是使用尺取法每一次得到的答案,可以得到最短长度为 2

【模版】

void solve(){
    int L=1,R=1;//两个指针
    int sum=0;//区间和
    int now=0;//当前方案
    int minn=INF;
    while(R<=N){

        while(sum<S&&R<=N){//R总指向当前满足要求区间的下一个,此处R可能>N 
            sum+=a[R];//累加器加上右指针指向的元素
            ++R;//右指针向右移
            ++now;
        }

        while(sum>=S){//L总指向当前区间的最左边,左闭右开 
            sum-=a[L];//累加器减去左指针指向的元素的值
            ++L;//左指针右移
            --now;
        }

        minn=min(minn,now+1);//更新最优方案
    }
}

【例题】

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