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  • 莫队算法学习笔记(二)——带修莫队

    前言:什么是莫队

    莫队算法,是一个十分优雅暴力

    普通的莫队可以轻松解决一些离线问题,但是,当遇上了一些有修改操作的问题,普通莫队就无能为力了。

    于是,改进后的莫队——带修莫队就这样产生了。

    接下来,我们一起在普通莫队的基础之上,学会带修莫队这个强大无比的算法。

    第一个问题:如何处理修改

    既然是带修莫队,那么第一个关键问题就是如何处理修改

    其实,我们可以增加一个变量,来记录对于每一个询问操作,在进行询问之前一共进行了多少次修改,然后对于每一次询问,只要像普通莫队的(L)指针和(R)指针一样新增一个(K)指针来表示当前进行了多少次修改,而(K)指针的移动也与(L)指针和(R)指针是类似的。

    模板如下:

    register int L=0,R=0,K=0,ans=0;
    for(sort(q+1,q+q_num+1,cmp),i=1;i<=q_num;++i)
    {
            while(K<q[i].k) Change(++K);
            while(K>q[i].k) Change(K--);
            while(R<q[i].r) Add(++R);
            while(L>q[i].l) Add(--L);
            while(R>q[i].r) Del(R--);
            while(L<q[i].l) Del(L++);
            res[q[i].pos]=ans;
    }
    

    (Change())函数、(Add())函数和(Del())函数里面的内容自己视题意而定。

    第二个问题:如何写排序函数

    现在加上了一个(k)变量来表示在每个询问之前进行了几次操作。

    那么,现在的排序函数(cmp())应该怎么写呢?

    首先,应该判断(l)是否在同一块内,如果相同,就返回(pos[x.l]<pos[y.l])

    然后,应该判断(r)是否在同一块内,如果相同,就返回(pos[x.r]<pos[y.r])

    最后,再比较(k)的大小,即返回(x.k<y.k)

    模板如下:

    inline bool cmp(Query x,Query y)
    {
        if(pos[x.l]^pos[y.l]) return pos[x.l]<pos[y.l];//判断l是否在同一块内,如果相同,就返回pos[x.l]<pos[y.l]
        if(pos[x.r]^pos[y.r]) return pos[x.r]<pos[y.r];//判断r是否在同一块内,如果相同,就返回pos[x.r]<pos[y.r]
        return x.k<y.k;//比较k的大小,即返回x.k<y.k
    }
    

    第三个问题:块的大小

    学过莫队的人应该都知道,莫队算法需要分块。

    那么带修莫队块的大小应该是多少呢?

    我们就需要对这个算法的时间复杂度进行一波分析。

    首先我们假设块的大小为(n^x)(其中(0<x<1)),并假设(m)的大小与(n)差不多。

    那么我们分别考虑3个指针的移动:

    • 对于(L)指针

      • 在块内移动时,每一次移动的复杂度应为(O(n^x)),由于共有(m)次询问,因此总复杂度为(O(n^{x+1}))
      • 到下一个块时,每一次移动的复杂度应为(O(n^x)),由于块的大小为(O(n^x)),因此总块数为(O(frac n{n^x})),因此总复杂度为(O(n))

      (∴L)指针的总复杂度为(O(n^{x+1}))

    • 对于(R)指针

      • (L)(R)全都在块内移动时,每一次移动的复杂度应为(O(n^x)),由于这样的情况共有(O((frac n{n^x})^2)),即(O(n^{2-2x}))次,因此总复杂度为(O(n^{2-x}))
      • (L)块相同且(R)到下一块时,每一次移动的复杂度应为(O(n^x)),由于总块数为(O(frac n{n^x})),即(O(n^{1-x})),因此总复杂度为(O(n^{2-x}))
      • (L)指针移动到下一个块时,每一次移动的复杂度应为(O(n)),由于这样的情况共有(O(frac n{n^x})),即(O(n^{1-x}))次,因此总复杂度为(O(n^{2-x}))

      (∴R)指针的总复杂度为(O(n^{2-x}))

    • 对于(K)指针

      • (L)(R)全都在块内移动时,此时(K)指针应该是递增的(因为排序时对于这样的情况我们(return) (x.k<y.k)),所以总复杂度为(O(n))
      • (L)块相同且(R)到下一块时,每一次移动的复杂度应为(O(n)),由于这样的情况有(O(n^{2-2x}))次,因此总复杂度为(O(n^{3-2x}))
      • (L)指针移动到下一个块时,每一次移动的复杂度应为(O(n)),由于这样的情况共有(O(n^{1-x}))次,因此总复杂度为(O(n^{2-x}))

      (∴K)指针的总复杂度为(O(n^{max(2-x,3-2x)}))

    综上所述,算法的总时间复杂度应为(O(n^{max(x+1,2-x,3-2x)})),那么我们的目的就是找到一个(x)(0<x<1))使(max(x+1,2-x,3-2x))最小。

    此时的(x)应取(frac23),所以块的大小就是(O(n^{frac23}))

    第四个问题:时间复杂度

    呃,我想这个问题应该已经在上个问题中解决了。

    带修莫队的时间复杂度应为(O(n^{frac53}))

    例题

    带修莫队这样差不多就讲完了,下面给一道例题:

    【BZOJ2120】数颜色(带修莫队)

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/chenxiaoran666/p/CaptainMotao_with_Update.html
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