【暖*墟】 #初级数据结构# 分块

分块的概念与运用

【例题1】单点修改+区间查询

【例题2】区间修改+单点查询

【例题3】区间修改+区间查询

【例题4】bzoj 2724 蒲公英

【例题5】bzoj 2038 小Z的袜子


分块的概念与运用

通过适当的划分,预处理一部分信息并保存下来。

用空间换取时间,达到时空平衡。易实现。

【例题1】单点修改+区间查询

SOLUTION1

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将查询区间分成中间整块+零散两边,此时两部分都在根号n范围。

简单来说就是大部分分块,小部分暴力。

分块时:块的大小为根号n,建立每个位置对应的块的编号。

修改时:直接修改值和相应块的值。(单点修改)

用getStart函数求出每分块的第一个。

注意写getEnd函数时,要写 min(n,getStart[k+1]-1)。

↑↑ getEnd(4)的正确答案应该是10。

  • 为什么块数是根号n(或根号n+1)?
  • 答:每段长为s,块数是n/s。查询区间最大为n/s+2s(零散块)。
  • 数学方法可以求得,s最优为根号n,n/s=根号n。(如下图)

 

文字版理解

代码实现

c[]
int size = (int)sqrt(n);

int getBlock(int x) { // 1-based
  return (x - 1) / size + 1;
}

int getStart(int b) {
  return (b - 1) * size + 1;
}

int getEnd(int b) {
  return min(n, getStart(b + 1) - 1);
}

for(int i = 1; i <= n; i++) {
  c[getBlock(i)] += a[i];
}

while(q--) {
  int opt;
  scanf("%d", &opt);
  if(opt == 1) {
    int p, x;
    scanf("%d %d", &p, &x);
    // a[p] += x
    a[p] += x;
    c[getBlock(p)] += x;
  } else {
    int l, r;
    scanf("%d %d", &l, &r);
    if(getBlock(l) == getBlock(r)) {
      int ans = 0;
      for(int i = l; i <= r; i++) {
        ans += a[i];
      }
      printf("%d\n", ans);
    } else {
      int ans = 0;
      for(int i = getBlock(l) + 1; i <= getBlock(r) - 1; i++) {
        ans += c[i];
      }
      for(int i = l; i <= getEnd(getBlock(l)); i++) {
        ans += a[i];
      }
      for(int i = getStart(getBlock(r)); i <= r; i++) {
        ans += a[i];
      }
      printf("%d\n", ans);
    }
  }
}

SOLUTION2

这里不用分块的方法,是【暴力存储变化+重构数组】。

sum[]

for(int i = 1; i <= n; i++) { //预处理前缀和
      sum[i] = sum[i - 1] + a[i];
}

vector<pair<int, int> > modify;
int C = (int)sqrt(q);

while(q--) {
    int opt; scanf("%d", &opt);
    if(opt == 1) {
        int p, x; 
        scanf("%d %d", &p, &x); // a[p] += x
        modify.push_back(make_pair(p, x));
        if(modify.size() > C) { //到一定长度,清空数组【暴力重构法】
              for(int i = 0; i < modify.size(); i++) {
                a[modify[i].first] += modify[i].second; //某记录修改的位置
              }
              for(int i = 1; i <= n; i++) { //前缀和修改
                sum[i] = sum[i - 1] + a[i];
              }
              modify.clear();
        }
      } else {
        int l, r; scanf("%d %d", &l, &r);
        int ans = sum[r] - sum[l - 1];
        for(int i = 0; i < modify.size(); i++) //等到询问时,再一起修改变化的值
              if(modify[i].first >= l && modify[i].first <= r)
                ans += modify[i].second;
        printf("%d\n", ans);
      }
}

pair中:修改位置和修改值,用来记录修改。

【重构】是防止modify很大而维护的定长,C=根号n。

【例题2】区间修改+单点查询

SOLUTION

区间加想到差分,转化为单点修改+区间求和,区间和想到分块。

【例题3】区间修改+区间查询

#include <cmath>
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <string>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <stack>
#include <queue>
using namespace std;
typedef long long LL;
typedef unsigned long long ull;

/*【poj3764】分块法(区间修改+区间查询)
如题,已知一个数列,你需要进行下面两种操作:
1.将某区间每一个数加上x; 2.求出某区间每一个数的和。*/

//整段的修改用标记add处理,不足整段的暴力加和

ll a[100010],sum[100010],add[100010];
int l[100010],r[100010],pos[100010];
int n,m,t;

void change(int l,int r,ll x){
    int p=pos[l],q=pos[r]; //找出询问区间端点对应的块
    if(p==q){
        for(int i=l;i<=r;i++) a[i]+=x; //直接把区间的每个数增加
        sum[p]+=x*(r-l+1); //此块的sum增加
    }
    else{
        for(int i=p+1;i<=q-1;i++) add[i]+=x; //整块的变化用add标记
        for(int i=l;i<=r[p];i++) a[i]+=x; //多余部分暴力
        sum[p]+=x*(r[p]-l+1);
        for(int i=l[q];i<=r;i++) a[i]+=x;
        sum[q]+=x*(r-l[q]+1);
    }
}

ll ask(int l,int r){
    int p=pos[l],q=pos[r];
    ll ans=0;
    if(p==q){
        for(int i=l;i<=r;i++) ans+=a[i];
        ans+=add[p]*(r-l+1);
    }
    else{
        for(int i=p+1;i<=q-1;i++) //中间整段
            ans+=sum[i]+add[i]*(r[i]-l[i]+1);
        for(int i=l;i<=r[p];i++) ans+=a[i];
        ans+=add[p]*(r[p]-l+1);
        for(int i=l[q];i<=r;i++) a[i]+=x;
        ans+=add[q]*(r-l[q]+1);
    }
    return ans;
}

int main(){
    cin>>n>>m;
    for(int i=1;i<=n;i++) scanf("%lld",&a[i]);

    t=sqrt(n); //分块
    for(int i=1;i<=t;i++){
        l[i]=(i-1)*sqrt(n)+1; r[i]=i*sqrt(n); 
    }//从第一个数开始,每次分整块,记录每块的编号
    if(r[t]<n) t++,l[t]=r[t-1]+1,r[t]=n; //最后剩余的情况,特殊考虑

    for(int i=1;i<=t;i++) //预处理
        for(int j=l[i];j<r[i];j++)
        { pos[j]=i; sum[i]+=a[j]; } //记录每个数的归属块,求每块的sum
        
    while(m--){
        char op[3]; int l,r,x;
        scanf("%s%d%d",op,&l,&r);
        if(op[0]=='C'){ scanf("%d",&x); change(l,r,x); }
        else printf("%lld\n",ask(l,r));
    }

    return 0;
}

【例题4】bzoj 2724 蒲公英

【例题5】bzoj 2038 小Z的袜子

                                               ——时间划过风的轨迹,那个少年,还在等你。

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