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[BZOJ1047][HAOI2007]单调队列在理想正方形问题中的应用与优化

本文探讨了在解决理想正方形问题时,如何利用单调队列进行高效优化。具体而言,给定一个由整数组成的\(a\timesb\)矩阵,目标是从中找到一个\(n\timesn\)的子矩阵,使该子矩阵内所有元素的最大值与最小值之差最小。输入部分首先提供三个整数,分别表示矩阵的行数、列数以及子矩阵的边长。通过引入单调队列,算法能够显著提高搜索效率,从而快速找到最优解。

Description

  有一个a*b的整数组成的矩阵,现请你从中找出一个n*n的正方形区域,使得该区域所有数中的最大值和最小值
的差最小。

Input

  第一行为3个整数,分别表示a,b,n的值第二行至第a+1行每行为b个非负整数,表示矩阵中相应位置上的数。每
行相邻两数之间用一空格分隔。
100%的数据2<=a,b<=1000,n<=a,n<=b,n<=100

Output

  仅一个整数,为a*b矩阵中所有“n*n正方形区域中的最大整数和最小整数的差值”的最小值。

Sample Input

5 4 2
1 2 5 6
0 17 16 0
16 17 2 1
2 10 2 1
1 2 2 2

Sample Output

1

HINT

Source

Solution

  开始想用二维$ST$表,查了题解发现有复杂度更低的,,,

  由于限定了矩阵长和宽都为$n$,于是就有了滑动窗口最大最小值的感觉

  将每个点开始向左$n$个点的最大最小值算出来,对行使用单调队列求最值

  接着将每个点作为右下角的$n*n$的矩阵的最大最小值求出来,使用刚才算出来的值,对列使用单调队列求最值

  这样我们就算出来了每一个点对应的矩形的最大值减最小值

 1 #include 
2 using namespace std;
3 int q[1005], c[1005][1005], r[4][1005][1005];
4 int main()
5 {
6 int a, b, n, front, back, ans = 1000000000;
7 scanf("%d%d%d", &a, &b, &n);
8 for(int i = 1; i <= a; ++i)
9 for(int j = 1; j <= b; ++j)
10 scanf("%d", &c[i][j]);
11 for(int i = 1; i <= a; ++i)
12 {
13 frOnt= back = 0;
14 for(int j = 1; j <= b; ++j)
15 {
16 if(front != back && j - q[front + 1] == n)
17 ++front;
18 while(front != back && c[i][j] <= c[i][q[back]])
19 --back;
20 q[++back] = j;
21 r[0][i][j] = c[i][q[front + 1]];
22 }
23 frOnt= back = 0;
24 for(int j = 1; j <= b; ++j)
25 {
26 if(front != back && j - q[front + 1] == n)
27 ++front;
28 while(front != back && c[i][j] >= c[i][q[back]])
29 --back;
30 q[++back] = j;
31 r[1][i][j] = c[i][q[front + 1]];
32 }
33 }
34 for(int j = n; j <= b; ++j)
35 {
36 frOnt= back = 0;
37 for(int i = 1; i <= a; ++i)
38 {
39 if(front != back && i - q[front + 1] == n)
40 ++front;
41 while(front != back && r[0][i][j] <= r[0][q[back]][j])
42 --back;
43 q[++back] = i;
44 r[2][i][j] = r[0][q[front + 1]][j];
45 }
46 frOnt= back = 0;
47 for(int i = 1; i <= a; ++i)
48 {
49 if(front != back && i - q[front + 1] == n)
50 ++front;
51 while(front != back && r[1][i][j] >= r[1][q[back]][j])
52 --back;
53 q[++back] = i;
54 r[3][i][j] = r[1][q[front + 1]][j];
55 }
56 }
57 for(int i = n; i <= a; ++i)
58 for(int j = n; j <= b; ++j)
59 ans = min(ans, r[3][i][j] - r[2][i][j]);
60 printf("%d\n", ans);
61 return 0;
62 }
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文民左
这个家伙很懒,什么也没留下!
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