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训练2
最频繁值

题目描述(POJ3368): 给定 n 个整数的非递减序列 a 1 , a 2 , …, a n ,对每个索引 i j 组成的查询(1≤ i j n ),都确定整数 a i , …, a j 中的最频繁值(出现次数最多的值)。

输入: 包含多个测试用例。每个测试用例都以两个整数 n q (1≤ n q ≤100000)的行开始。下一行包含 n 个整数 a 1 , …, a n (-100000≤ a i ≤100000, i ∈{1, …, n })。对每个 i ∈{1, …, n -1},都满足 a i a i +1 。以下 q 行,每行都包含一个查询,由两个整数 i j 组成(1≤ i j n ),表示查询的边界索引。在最后一个测试用例后跟一个包含单个0的行。

输出: 对每个查询,都单行输出一个整数,表示给定范围内最频繁值的出现次数。

题解: 由于本题可以将元素的出现次数累计,然后进行区间最值查询,所以可以使用ST解决。为提高求log的效率,首先用动态规划求出数据范围内所有数的log值,将其存储在数组lb[]中,使用时查询即可。F[ i ][ j ]表示[ i , i +2 j -1]区间的最大值,区间长度为2 j

1. 算法设计

(1)求出数据范围内所有数的log值,将其存储在数组lb[]中。

(2)非递减序列的相等元素一定相邻,将每个元素都和前面的元素比较,将重复次数累计并存入F[ i ][0]中。

(3)创建ST。

(4)查询[ l , r ]区间的最大值。若第 l 个数和前一个数相等,则首先统计第 l 个数在查询区间[ l , r ]的出现次数,再查询剩余区间的最大值,两者再求最大值即可。

2. 完美图解

(1)求出数据范围内所有数的log值,将其存储在数组lb[]中,规律如下。

· 2 i 和它的前一个数&运算必然是0,此时其log值比前一个数增加1。例如8的二进制为1000,7的二进制为111,两者与运算为0,log(8)比log(7)增加1。

· 除2 i 外,其他数和前一个数的与运算均不为0,其log值与前一个数相等。

首先,log[0]=-1。

1&0=0:log[1]=log[0]+1=0。

2&1=0:log[2]=log[1]+1=1。

3&2=2:log[3]=log[2]=1。

4&3=0:log[4]=log[3]+1=2。

5&4=4:log[5]=log[4]=2。

6&5=4:log[6]=log[5]=2。

7&6=6:log[7]=log[6]=2。

8&7=0:log[8]=log[7]+1=3。

……

(2)将输入样例中元素的出现次数累计并存入F[ i ][0]中。

(3)创建ST。

(4)查询。2 3:查询[2, 3]区间最频繁值的出现次数。首先, t = l =2,因为 a [2]= a [1], t ++,即 t =3;此时 a [3]≠ a [2], t - l =1,RMQ( t , r )=RMQ(3, 3)=1,求两者的最大值,得到[2, 3]区间最频繁值的出现次数为1。注意:不可以直接查询RMQ(2, 3),想一想,为什么?

(5)查询。1 10:查询[1, 10]区间最频繁值的出现次数。首先, t = l =1, a [1]≠ a [0], t - l =0,RMQ( t , r )=RMQ(1, 10)=4,求两者的最大值,得到[1, 10]区间最频繁值的出现次数为4。

(6)查询。5 10:查询[5, 10]区间最频繁值的出现次数。首先, t = l =5,因为 a [5]= a [4], t ++,即 t =6; a [6]= a [5], t ++,即 t =7;此时 a [7]≠ a [6], t - l =2,RMQ( t , r )=RMQ(7, 10)=3,求两者的最大值,得到[5, 10]区间最频繁值的出现次数为3。

若直接查询RMQ(5, 10)=4,但是 a [5]在[5, 10]区间的出现次数是2,则不是4。因此若 a [ l ]和前一个数 a [ l -1]相等,则需要先统计 a [ l ]在[ l , r ]区间的出现次数,再查询剩余区间的最值,比较两者的最大值。 Z8Jiyl+SASfFn6D2CSkH7RJvbUwfFiJlADXKVNTjsRMSYQSqQdImim8xkE7gU15L

3. 算法实现
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