Dada una array arr[0 . . . n-1] . Necesitamos encontrar eficientemente el valor mínimo y máximo desde el índice qs (inicio de consulta) hasta qe (final de consulta) donde 0 <= qs <= qe <= n-1. Nos dan varias consultas.
Ejemplos:
Input : arr[] = {1, 8, 5, 9, 6, 14, 2, 4, 3, 7} queries = 5 qs = 0 qe = 4 qs = 3 qe = 7 qs = 1 qe = 6 qs = 2 qe = 5 qs = 0 qe = 8 Output: Minimum = 1 and Maximum = 9 Minimum = 2 and Maximum = 14 Minimum = 2 and Maximum = 14 Minimum = 5 and Maximum = 14 Minimum = 1 and Maximum = 14
Solución simple: Resolvemos este problema usando el método de torneo para cada consulta. La complejidad de este enfoque será O(queries * n) .
Solución eficiente: este problema se puede resolver de manera más eficiente utilizando Segment Tree . Primero lea el enlace del árbol de segmento dado y luego comience a resolver este problema.
C++
// C++ program to find minimum and maximum using segment tree #include<bits/stdc++.h> using namespace std; // Node for storing minimum and maximum value of given range struct node { int minimum; int maximum; }; // A utility function to get the middle index from corner indexes. int getMid(int s, int e) { return s + (e -s)/2; } /* A recursive function to get the minimum and maximum value in a given range of array indexes. The following are parameters for this function. st --> Pointer to segment tree index --> Index of current node in the segment tree. Initially 0 is passed as root is always at index 0 ss & se --> Starting and ending indexes of the segment represented by current node, i.e., st[index] qs & qe --> Starting and ending indexes of query range */ struct node MaxMinUntill(struct node *st, int ss, int se, int qs, int qe, int index) { // If segment of this node is a part of given range, then return // the minimum and maximum node of the segment struct node tmp,left,right; if (qs <= ss && qe >= se) return st[index]; // If segment of this node is outside the given range if (se < qs || ss > qe) { tmp.minimum = INT_MAX; tmp.maximum = INT_MIN; return tmp; } // If a part of this segment overlaps with the given range int mid = getMid(ss, se); left = MaxMinUntill(st, ss, mid, qs, qe, 2*index+1); right = MaxMinUntill(st, mid+1, se, qs, qe, 2*index+2); tmp.minimum = min(left.minimum, right.minimum); tmp.maximum = max(left.maximum, right.maximum); return tmp; } // Return minimum and maximum of elements in range from index // qs (query start) to qe (query end). It mainly uses // MaxMinUtill() struct node MaxMin(struct node *st, int n, int qs, int qe) { struct node tmp; // Check for erroneous input values if (qs < 0 || qe > n-1 || qs > qe) { printf("Invalid Input"); tmp.minimum = INT_MIN; tmp.minimum = INT_MAX; return tmp; } return MaxMinUntill(st, 0, n-1, qs, qe, 0); } // A recursive function that constructs Segment Tree for array[ss..se]. // si is index of current node in segment tree st void constructSTUtil(int arr[], int ss, int se, struct node *st, int si) { // If there is one element in array, store it in current node of // segment tree and return if (ss == se) { st[si].minimum = arr[ss]; st[si].maximum = arr[ss]; return ; } // If there are more than one elements, then recur for left and // right subtrees and store the minimum and maximum of two values // in this node int mid = getMid(ss, se); constructSTUtil(arr, ss, mid, st, si*2+1); constructSTUtil(arr, mid+1, se, st, si*2+2); st[si].minimum = min(st[si*2+1].minimum, st[si*2+2].minimum); st[si].maximum = max(st[si*2+1].maximum, st[si*2+2].maximum); } /* Function to construct segment tree from given array. This function allocates memory for segment tree and calls constructSTUtil() to fill the allocated memory */ struct node *constructST(int arr[], int n) { // Allocate memory for segment tree // Height of segment tree int x = (int)(ceil(log2(n))); // Maximum size of segment tree int max_size = 2*(int)pow(2, x) - 1; struct node *st = new struct node[max_size]; // Fill the allocated memory st constructSTUtil(arr, 0, n-1, st, 0); // Return the constructed segment tree return st; } // Driver program to test above functions int main() { int arr[] = {1, 8, 5, 9, 6, 14, 2, 4, 3, 7}; int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); // Build segment tree from given array struct node *st = constructST(arr, n); int qs = 0; // Starting index of query range int qe = 8; // Ending index of query range struct node result=MaxMin(st, n, qs, qe); // Print minimum and maximum value in arr[qs..qe] printf("Minimum = %d and Maximum = %d ", result.minimum, result.maximum); return 0; }
Producción:
Minimum = 1 and Maximum = 14
Complejidad de tiempo: O (consultas * inicio de sesión)
Espacio Auxiliar: O(n)
¿Podemos hacerlo mejor si no hay actualizaciones en la array?
La solución basada en el árbol de segmentos anterior también permite que las actualizaciones de array también sucedan en el tiempo O (Log n). Suponga una situación en la que no hay actualizaciones (o la array es estática). De hecho, podemos procesar todas las consultas en tiempo O(1) con algo de preprocesamiento. Una solución simple es hacer una tabla 2D de Nodes que almacene todos los rangos mínimos y máximos. Esta solución requiere tiempo de consulta O(1), pero requiere tiempo de preprocesamiento O(n 2 ) y espacio adicional O(n 2 ), lo que puede ser un problema para n grande. Podemos resolver este problema en tiempo de consulta O(1), espacio O(n Log n) y tiempo de preprocesamiento O(n Log n) usando Sparse Table .
Tema relacionado: Árbol de segmentos
Este artículo es una contribución de Shashank Mishra . Este artículo es revisado por el equipo GeeksForGeeks.
Escriba comentarios si encuentra algo incorrecto o si desea compartir más información sobre el tema tratado anteriormente.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por GeeksforGeeks-1 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA