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训练3
数据结构难题

题目描述(HDU4902): n 个数字 a 1 , a 2 , …, a n ,每次都可以将[ l , r ]区间的每个数字都更改为数字 x (类型1),或将[ l , r ]区间每个大于 x a i 都更改为最大公约数gcd( a i , x )(类型2),请输出最后的序列。

输入: 第1行包含一个整数 T ,表示测试用例的数量。每个测试用例的第1行都包含整数 n 。下一行包含以空格分隔的 n 个整数 a 1 , a 2 , …, a n 。再下一行包含一个整数 Q ,表示操作数量。下面的 Q 行,每行都包含4个整数 t l r x t 表示操作类型, l r 表示区间左右端点。 T ≤2, n , Q ≤100000, a i , x ≥0且在int32范围内。

输出: 对每个测试用例,都单行输出以空格分隔的最终序列,在序列结束后输出一个空格。

题解: 本题是很明显的区间更新问题,但不仅仅是简单的区间更新,而是将[ l , r ]区间每个大于 x a i 都更改为gcd( a i , x )。

1. 算法设计

(1)创建线段树。

(2)区间更新(类型1),将[ l , r ]区间的每个数字都更改为数字 x。

(3)区间更新(类型2),将[ l , r ]区间每个大于 x a i 都更改为gcd( a i , x )。

2. 完美图解

(1)创建线段树。根据输入样例,首先输入10个数,将其存储在数组中。

由于数值较大,为了方便起见,在下图中标记的是数值对应的下标,在程序中记录的是数值自身data[ i ]。初时化时,区间最大值、懒标记等于数据自身,maxs[ i ]=lazy[ i ]=data[ i ]。

(2)1 3 6 74243042:将[3, 6]区间的值修改为 x x =74243042,用下标11标识)。找到[3, 3]、[4, 5]、[6, 6]区间,更新这些区间的懒标记和最大值为 x ,返回时更新最大值。

(3)2 4 8 16531729:将[4, 8]区间大于 x x =16531729)的值修改为两者的最大公约数。首先找到[4, 5]、[6, 8]区间。[4, 5]区间带有懒标记,因此更新该区间的懒标记和最大值:lazy[ i ]=gcd(lazy[ i ], x )=1,maxs[ i ]=lazy[ i ]=1。返回时更新最大值。[6, 8]区间没有懒标记,说明该区间的数值不同,因此继续查找左右子树,更新[6, 6]、[7, 7]、[8, 8]区间。该区间的懒标记lazy[ i ]=gcd(lazy[ i ], x )=1,最大值maxs[ i ]=lazy[ i ]=1。返回时更新最大值。

(4)1 3 4 1474833169:将[3, 4]区间的值修改为 x x =1474833169,用下标12标识)。找到[3, 3]、[4, 4]区间,更新这些区间的懒标记和最大值为 x ,返回时更新最大值。在查找区间的过程中因为[4, 5]区间带有懒标记,所以懒标记下传,再更新[4, 4]区间。

(5)2 1 8 1131570933:将[1, 8]区间大于 x x =1131570933)的值修改为两者的最大公约数。首先找到[1, 5]、[6, 8]区间。[6, 8]区间的最大值比 x 小,什么也不做。[1, 5]区间没有懒标记,说明该区间内的数值不同,因此继续查找左右子树,更新[1, 2]、[3, 3]、[4, 4]、[5, 5]区间,其中[1, 2]、[5, 5]区间的最大值比 x 小,什么也不做。只需更新[3, 3]、[4, 4]区间的懒标记和最大值:lazy[ i ]=gcd(lazy[ i ], x )=1,maxs[ i ]=lazy[ i ]=1,返回时更新最大值。

(6)2 7 9 1505795335:将[7, 9]区间大于 x x =1505795335)的值修改为两者的最大公约数。首先找到[7, 7]、[8, 8]、[9, 9]区间,这3个区间的最大值比 x 小,什么也不做。

(7)2 3 7 101929267:将[3, 7]区间大于 x x =101929267)的值修改为两者的最大公约数。首先找到[3, 3]、[4, 5]、[6, 7]区间,这3个区间的最大值比 x 小,什么也不做。

(8)1 4 10 1624379149:将[4, 10]区间的值修改为 x x =1624379149,用下标13标识)。找到[4, 5]、[6, 10]区间,更新这些区间的懒标记和最大值为 x ,返回时更新最大值。

(9)2 2 8 2110010672:将[2, 8]区间大于 x x =2110010672)的值修改为两者的最大公约数。首先找到[1, 10]区间,该区间的最大值比 x 小,什么也不做。

(10)2 6 7 156091745:将[6, 7]区间大于 x x =156091745)的值修改为两者的最大公约数。首先找到[6, 7]区间,在查找过程中经过的[6, 10]区间带有懒标记,懒标记下传,一直找到[6, 7]区间,该区间带有懒标记,因此更新该区间的懒标记和最大值:lazy[ i ]=gcd(lazy[ i ], x )=1,maxs[ i ]=lazy[ i ]=1,返回时更新最大值。

(11)1 2 5 937186357:将[2, 5]区间的值修改为 x x =937186357,用下标14标识)。找到[2, 2]、[3, 3]、[4, 5]区间,更新这些区间的懒标记和最大值为 x ,返回时更新最大值。

(12)输出结果。因为节点可能带有懒标记,因此在查找叶子的过程中懒标记下传,然后输出叶子即可。上图中[4, 5]、[6, 7]、[9, 10]区间带有懒标记,懒标记下传后如下图所示。

所有叶子节点的数据为1、937186357、937186357、937186357、937186357、1、1、1624379149、1624379149、1624379149。

3. 算法实现

(1)区间更新(类型1)。将[ l , r ]区间的每个数字都更改为数字 x ,找到区间后更新最大值为 x 。在查找过程中下传懒标记,返回时更新最大值。

(2)区间更新(类型2)。将[ l , r ]区间每个大于 x a i 都更改为gcd( a i , x )。若该区间的最大值小于或等于 x ,则什么也不做,因此在操作过程中可记录区间最大值,提高效率。若懒标记不为0,且待更新区间覆盖当前节点区间,则lazy[ i ]=gcd(lazy[ i ], x ),maxs[ i ]=lazy[ i ],返回。懒标记下传,更新左右子树,返回时更新最大值。

算法代码: HgD+kn58RAH0RipoOtE2IDFKZPUq3qHBwaE0cXXhHfHH+diBVBkIQmeOUV6xcMr9

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