RMQ問題的ST演算法

2021-06-05 05:24:44 字數 4180 閱讀 7312

st(sparse table)演算法的基本思想是,預先計算從起點a[i]開始長度為2的j次方(j=0,1...logn)的區間的最小值,然後在查詢時將任何乙個區間a[i..j]劃分為兩個預處理好的可能重疊的區間,取這兩個重疊區間的最小值。

在預處理階段,從起點a[i]開始,任何乙個長度為2^j的區間都可以劃分為兩個長度2^(j-1)的區間,其中第乙個區間的範圍為:i...i+2^(j-1)-1;第二個區間的範圍為:i+2^(j-1)...i+2^j-1。用m[i,j]表示從a[i]開始,長度為2^j的區間(即a[i]...a[i+2^j-1])最小值對應的下標,那麼a[m[i,j]] = min。  利用dp思想,先計算m[i,j-1]的值,然後計算m[i,j]的值。

在查詢階段,任何區間a[i..j]的長度d=j-i+1,令k=floor(logd),那麼該區間可以被兩個長度為2^k的子區間完全覆蓋,這兩個長度為2^k的區間可以有重疊。由於這兩個區間已經在預處理中求得最小值,因此可以取二者的最小值得到a[i..j]的最小值。

st演算法預處理階段的複雜度為o(nlogn),查詢階段的複雜度為o(1)。

實現:?

/**

*

* using st(sparse table) algorithm to solve rmq problem

* time complexity:

*

*

* licensed under gpl (

*

* @author ljs

* 2011-08-02

*

*/

publicclassrmq_st

}

returnm;

}

//st: o(1) for querying

publicintquery(inta,intm,inti,intj)

intk = (int)(math.log(j-i+1)/math.log(2));

//the first interval

intmina = m[i][k];

intminb = m[j-(1<if(a[mina]<=a[minb])

returnmina;

else

returnminb;

}

publicstaticvoidmain(string args) ;

rmq_st st =newrmq_st();

intm = st.preprocess(a);

system.out.format("%n***********************%n");

inti=3,j=7;

intmin = st.query(a,m, i,j);

system.out.format("rmq for a[%d..%d]: a[%d]=%d", i,j,min,a[min]);

system.out.format("%n***********************%n");

j=3;i=7;

min = st.query(a,m, i,j);

system.out.format("rmq for a[%d..%d]: a[%d]=%d", i,j,min,a[min]);

system.out.format("%n***********************%n");

for(intx=0;xfor(inty=0;ysystem.out.format("    ");

}

for(inty=x;yintp = st.query(a,m,x,y);

system.out.format(" %d/%d",a[p],p);

}

system.out.println();

}

}

}

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