PAT1057 Stack(树状数组+倍增)
题目大意
要求维护一个栈,提供压栈、弹栈以及求栈内中位数的操作(当栈内元素\(n\)为偶数时,只是求第\(n/2\)个元素而非中间两数的平均值)。最多操作100000次,压栈的数字\(key\)范围是[1,100000]。
题目分析
前两个操作用\(stack\)就好。
求中位数。暴力做法即使用上优先队列也是稳稳的超时。考虑树状数组。
压栈时,将\(key\)值对应的位置加1。弹栈减1。
求中位数,可以二分求出\(sum[1:p]==(n+1)/2\)最小的\(p\),即为\(ans\)。复杂度\(O(nlog^2n)\)。
问题已被解决,但是还有进一步优化的空间。
考虑倍增(?)。从高到低枚举\(ans-1\)的每一个二进制位,即求最大的\(p\)使得\(sum[1:p]<(n+1)/2\)。我们知道树状数组\(tree[k]=\sum_{i=k-lowbit(k)+1}^knum[i]\),也就是说如果我们知道\(\sum_{i=1}^knum[i]=A\)且\((1<<j)<lowbit(k)\),那么\(\sum_{i=1}^{k+(1<<j)}=A+tree[k+(1<<j)]\)。倍增的时候枚举二进制位的时候,恰巧我们也是从大到小枚举的,满足\(j\)与\(k\)的限制。这样,就将一次树状数组上\(logn\)的查询替换成一次简单的加法。复杂度\(O(nlogn)\)。
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int num;
stack<int> st;
int sum[100005];
int lowbit(int x) {return x & -x;}
void add(int p, int v) {for (int i = p; i <= 100000; i += lowbit(i)) sum[i] += v;}
/*
int get(int p) {
int ret = 0;
for (int i = p; i >= 1; i -= lowbit(i)) ret += sum[i];
return ret;
}
*/
int main() {
num = 0;
while (!st.empty()) st.pop();
memset(sum, 0, sizeof(sum));
int n;
scanf("%d", &n);
for (int _ = 0; _ < n; ++_) {
char com[20];
scanf("%s", com);
if (strcmp(com, "Push") == 0) {
int key;
scanf("%d", &key);
++num;
st.push(key);
add(key, 1);
} else if (strcmp(com, "Pop") == 0) {
if (!st.empty()) {
int key = st.top();
printf("%d\n", key);
--num;
st.pop();
add(key, -1);
} else printf("Invalid\n");
} else {
if (!st.empty()) {
int temp = 0, ans = 0;
for (int i = 16; i >= 0; --i) {
if (ans + (1 << i) > 100000) continue;
if (temp + sum[ans + (1 << i)] < (num + 1) / 2) temp += sum[ans += (1 << i)];
}
printf("%d\n", ans + 1);
} else printf("Invalid\n");
}
}
return 0;
}
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