Consultas de elementos que tienen valores dentro del rango A a B utilizando el algoritmo de MO

Prerrequisitos: Algoritmo de MO , Descomposición SQRT
Dada una array arr[] de N elementos y dos números enteros A a B , la tarea es responder Q consultas, cada una de las cuales tiene dos números enteros L y R. Para cada consulta, encuentre el número de elementos en el subarreglo arr[L, R] que se encuentra dentro del rango A a B (inclusive).

Ejemplos: 

Entrada: arr[] = {3, 4, 6, 2, 7, 1}, A = 1, B = 6, query = {0, 4} 
Salida:
Explicación: 
Todo 3, 4, 6, 2 se encuentra dentro 1 a 6 en el subarreglo {3, 4, 6, 2} 
Por lo tanto, la cuenta de tales elementos es 4.

Entrada: arr[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}, A = 1, B = 5, query = {3, 5} 
Salida:
Explicación: 
Todos los elementos 3, 4 y 5 se encuentra dentro del rango de 1 a 5 en el subarreglo {3, 4, 5}. 
Por lo tanto, la cuenta de tales elementos es 3. 

Enfoque: la idea es usar el algoritmo de MO para preprocesar todas las consultas de modo que el resultado de una consulta se pueda usar en la siguiente consulta. A continuación se muestra la ilustración de los pasos:  

  1. Agrupe las consultas en varios fragmentos donde cada fragmento contiene los valores del rango inicial en (0 a √N – 1), (√N a 2x√N – 1), y así sucesivamente. Ordene las consultas dentro de un fragmento en orden creciente de R .
  2. Procese todas las consultas una por una de manera que cada consulta use el resultado calculado en la consulta anterior.
  3. Mantenga la array de frecuencias que contará la frecuencia de arr[i] tal como aparecen en el rango [L, R].

Por ejemplo:  

arr[] = [3, 4, 6, 2, 7, 1], L = 0, R = 4 y A = 1, B = 6
Inicialmente, la array de frecuencia se inicializa en 0, es decir, freq[]=[0….0 ] 
Paso 1: agregue arr[0] e incremente su frecuencia como freq[arr[0]]++, 
es decir, freq[3]++ y freq[]=[0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0]
Paso 2: agregue arr[1] e incremente freq[arr[1]]++, 
es decir, freq[4]++ y freq[]=[0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0]
Paso 3: agregue arr[2] e incremente freq[arr[2]]++, 
es decir, freq[6]++ y freq[]=[0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0]
Paso 4 : Agregue arr[3] e incremente freq[arr[3]]++, 
es decir, freq[2]++ y freq[]=[0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0]
Paso 5: Agregue arr[4] e incrementa freq[arr[4]]++ 
es decir, freq[7]++ y freq[]=[0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1]
Paso 6: Ahora necesitamos encontrar el número de elementos entre A y B.
Paso 7: La respuesta es igual a \sum_{i=A}^B freq[i]
 

Para calcular la suma en el Paso 7, no podemos iterar porque eso conduciría a una complejidad de tiempo O(N) por consulta. Así que usaremos la técnica de descomposición de raíces cuadradas para encontrar la suma, cuya complejidad de tiempo es O(√N) por consulta.

A continuación se muestra la implementación del enfoque anterior: 

C++

// C++ implementation to find the
// values in the range A to B
// in a subarray of L to R
 
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
 
#define MAX 100001
#define SQRSIZE 400
 
// Variable to represent block size.
// This is made global so compare()
// of sort can use it.
int query_blk_sz;
 
// Structure to represent a query range
struct Query {
    int L;
    int R;
};
 
// Frequency array
// to keep count of elements
int frequency[MAX];
 
// Array which contains the frequency
// of a particular block
int blocks[SQRSIZE];
 
// Block size
int blk_sz;
 
// Function used to sort all queries
// so that all queries of the same
// block are arranged together and
// within a block, queries are sorted
// in increasing order of R values.
bool compare(Query x, Query y)
{
    if (x.L / query_blk_sz
        != y.L / query_blk_sz)
        return (x.L / query_blk_sz
                < y.L / query_blk_sz);
 
    return x.R < y.R;
}
 
// Function used to get the block
// number of current a[i] i.e ind
int getblocknumber(int ind)
{
    return (ind) / blk_sz;
}
 
// Function to get the answer
// of range [0, k] which uses the
// sqrt decomposition technique
int getans(int A, int B)
{
    int ans = 0;
    int left_blk, right_blk;
    left_blk = getblocknumber(A);
    right_blk = getblocknumber(B);
 
    // If left block is equal to right block
    // then we can traverse that block
    if (left_blk == right_blk) {
        for (int i = A; i <= B; i++)
            ans += frequency[i];
    }
    else {
        // Traversing first block in
        // range
        for (int i = A;
             i < (left_blk + 1) * blk_sz;
             i++)
            ans += frequency[i];
 
        // Traversing completely overlapped
        // blocks in range
        for (int i = left_blk + 1;
             i < right_blk; i++)
            ans += blocks[i];
 
        // Traversing last block in range
        for (int i = right_blk * blk_sz;
             i <= B; i++)
            ans += frequency[i];
    }
    return ans;
}
 
void add(int ind, int a[])
{
    // Increment the frequency of a[ind]
    // in the frequency array
    frequency[a[ind]]++;
 
    // Get the block number of a[ind]
    // to update the result in blocks
    int block_num = getblocknumber(a[ind]);
 
    blocks[block_num]++;
}
 
void remove(int ind, int a[])
{
    // Decrement the frequency of
    // a[ind] in the frequency array
    frequency[a[ind]]--;
 
    // Get the block number of a[ind]
    // to update the result in blocks
    int block_num = getblocknumber(a[ind]);
 
    blocks[block_num]--;
}
void queryResults(int a[], int n,
                  Query q[], int m,
                  int A, int B)
{
 
    // Initialize the block size
    // for queries
    query_blk_sz = sqrt(m);
 
    // Sort all queries so that queries
    // of same blocks are arranged
    // together.
    sort(q, q + m, compare);
 
    // Initialize current L,
    // current R and current result
    int currL = 0, currR = 0;
 
    for (int i = 0; i < m; i++) {
 
        // L and R values of the
        // current range
 
        int L = q[i].L, R = q[i].R;
 
        // Add Elements of current
        // range
        while (currR <= R) {
            add(currR, a);
            currR++;
        }
        while (currL > L) {
            add(currL - 1, a);
            currL--;
        }
 
        // Remove element of previous
        // range
        while (currR > R + 1)
 
        {
            remove(currR - 1, a);
            currR--;
        }
        while (currL < L) {
            remove(currL, a);
            currL++;
        }
        printf("%d\n", getans(A, B));
    }
}
 
// Driver code
int main()
{
 
    int arr[] = { 3, 4, 6, 2, 7, 1 };
    int N = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
 
    int A = 1, B = 6;
    blk_sz = sqrt(N);
    Query Q[] = { { 0, 4 } };
 
    int M = sizeof(Q) / sizeof(Q[0]);
 
    // Answer the queries
    queryResults(arr, N, Q, M, A, B);
 
    return 0;
}

Java

// Java implementation to find the
// values in the range A to B
// in a subarray of L to R
 
import java.util.Arrays;
 
public class GFG {
 
    static final int MAX = 100001;
    static final int SQRSIZE = 400;
 
    // Variable to represent block size.
    // This is made global so compare()
    // of sort can use it.
    static int query_blk_sz;
 
    // Structure to represent a query range
    static class Query {
        int L;
        int R;
 
        public Query(int l, int r)
        {
            L = l;
            R = r;
        }
    }
 
    // Frequency array
    // to keep count of elements
    static int[] frequency = new int[MAX];
 
    // Array which contains the frequency
    // of a particular block
    static int[] blocks = new int[SQRSIZE];
 
    // Block size
    static int blk_sz;
 
    // Function used to sort all queries
    // so that all queries of the same
    // block are arranged together and
    // within a block, queries are sorted
    // in increasing order of R values.
    static boolean compare(Query x, Query y)
    {
        if (x.L / query_blk_sz != y.L / query_blk_sz)
            return (x.L / query_blk_sz
                    < y.L / query_blk_sz);
 
        return x.R < y.R;
    }
 
    // Function used to get the block
    // number of current a[i] i.e ind
    static int getblocknumber(int ind)
    {
        return (ind) / blk_sz;
    }
 
    // Function to get the answer
    // of range [0, k] which uses the
    // sqrt decomposition technique
    static int getans(int A, int B)
    {
        int ans = 0;
        int left_blk, right_blk;
        left_blk = getblocknumber(A);
        right_blk = getblocknumber(B);
 
        // If left block is equal to right block
        // then we can traverse that block
        if (left_blk == right_blk) {
            for (int i = A; i <= B; i++)
                ans += frequency[i];
        }
        else {
            // Traversing first block in
            // range
            for (int i = A; i < (left_blk + 1) * blk_sz;
                 i++)
                ans += frequency[i];
 
            // Traversing completely overlapped
            // blocks in range
            for (int i = left_blk + 1; i < right_blk; i++)
                ans += blocks[i];
 
            // Traversing last block in range
            for (int i = right_blk * blk_sz; i <= B; i++)
                ans += frequency[i];
        }
        return ans;
    }
 
    static void add(int ind, int a[])
    {
        // Increment the frequency of a[ind]
        // in the frequency array
        frequency[a[ind]]++;
 
        // Get the block number of a[ind]
        // to update the result in blocks
        int block_num = getblocknumber(a[ind]);
 
        blocks[block_num]++;
    }
 
    static void remove(int ind, int a[])
    {
        // Decrement the frequency of
        // a[ind] in the frequency array
        frequency[a[ind]]--;
 
        // Get the block number of a[ind]
        // to update the result in blocks
        int block_num = getblocknumber(a[ind]);
 
        blocks[block_num]--;
    }
 
    static void queryResults(int a[], int n, Query q[],
                             int m, int A, int B)
    {
 
        // Initialize the block size
        // for queries
        query_blk_sz = (int)Math.sqrt(m);
 
        // Sort all queries so that queries
        // of same blocks are arranged
        // together.
        Arrays.parallelSort(q, (x, y) -> {
            if (x.L / query_blk_sz != y.L / query_blk_sz)
                return (x.L / query_blk_sz
                        - y.L / query_blk_sz);
 
            return x.R - y.R;
        });
 
        // Initialize current L,
        // current R and current result
        int currL = 0, currR = 0;
 
        for (int i = 0; i < m; i++) {
 
            // L and R values of the
            // current range
 
            int L = q[i].L, R = q[i].R;
 
            // Add Elements of current
            // range
            while (currR <= R) {
                add(currR, a);
                currR++;
            }
            while (currL > L) {
                add(currL - 1, a);
                currL--;
            }
 
            // Remove element of previous
            // range
            while (currR > R + 1)
 
            {
                remove(currR - 1, a);
                currR--;
            }
            while (currL < L) {
                remove(currL, a);
                currL++;
            }
            System.out.println(getans(A, B));
        }
    }
 
    // Driver code
    public static void main(String[] args)
    {
 
        int arr[] = { 3, 4, 6, 2, 7, 1 };
        int N = arr.length;
 
        int A = 1, B = 6;
        blk_sz = (int)Math.sqrt(N);
        Query Q[] = { new Query(0, 4) };
 
        int M = Q.length;
 
        // Answer the queries
        queryResults(arr, N, Q, M, A, B);
    }
}
 
// This code is contributed by Lovely Jain
Producción: 

4

 

Complejidad de tiempo: O(Q*√N) 
Complejidad de espacio: O(N)
 

Publicación traducida automáticamente

Artículo escrito por saurabhshadow y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA

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