ST表学习笔记

ST表

2024 11月 26 周二
574 字 · 3 分钟

0.定义 & 基本思想

ST 表是用来处理可重复贡献问题的,即 xopt⁡x=xx \operatorname{opt} x = x,且 optopt 须有结合律。

ST 表可以来解决区间 min⁡/max⁡/gcd⁡/lcm…\min/\max/\gcd/\text{lcm} \dots 等问题。

基于倍增与 DP 思想,可以做到 Θ(nlog⁡n)\Theta(n \log n) 预处理,Θ(1)\Theta(1) 查询,所以有些时候优于线段树,但是不支持修改。

1.实现

设 sti,jst _ {i,j} 为区间 [i,i+2j−1][i,i + 2 ^ j - 1] 的需要维护的值 可得,sti,0=aist _ {i,0} = a _ i。

由定义式得,sti,j=opt(sti,j−1,sti+2j−1,j−1)st _ {i,j} = opt(st _ {i,j - 1},st _ {i + 2 ^ {j - 1},j - 1})。

对于一个查询,可以分为两个部分:[l,l+2len−1],[r−2len+1,r][l,l + 2 ^ {len} - 1],[r - 2 ^ {len} + 1,r],其中 len=⌊log⁡2(r−l+1)⌋len = \lfloor \log _ 2 (r - l + 1) \rfloor所以,答案即为 opt(stl,len,str−2len+1,len)opt(st _ {l,len}, st _ {r - 2 ^ {len} + 1,len})。

常数较小,并且比线段树简单的多,所以没有修改操作就可以写 ST 表。

都 2025 年了还预处理 lg 数组?我们可以使用 __lg(x) 来求出 ⌊log⁡2x⌋\lfloor \log _ 2 x \rfloor。

2.代码模板

以区间最小值举例:

constexpr int MAXN = ...,MXLG = (自己开计算器算一下);
int a[MAXN],st[MAXN][MXLG];
for(int i = 1;i <= n;i++)
st[i][0] = a[i];
for(int j = 1;j <= __lg(n);j++)
{
for(int i = 1;i + (1 << j) - 1 <= n;i++)
st[i][j] = min(st[i][j - 1],st[i + (1 << (j - 1))][j - 1]);
}
int query(int l,int r)
{
int len = __lg(r - l + 1);
return min(st[l][len],st[r - (1 << len) + 1][len]);
}

3. 更优秀的 RMQ

因为 ST 表有个 O(nlog⁡n)\Omicron(n \log n) 的预处理,在某些毒瘤的眼里还是太慢了,更何况还能套上线性基这种单次复杂度高达 O(log⁡2n)\Omicron(\log ^ 2 n) 的东西,于是我们可以用毒瘤之力打败毒瘤。

我们可以考虑对序列分块,处理块内的前后缀,再在块间建立一个 ST 表,每次我们可以将一个询问拆成三段,两边散块用处理好的前后缀,中间直接用块间的 ST 表。

好了现在该考虑块长了,设块长为 BB。

预处理 ST 表的复杂度是 O(tnBlog⁡2nB)=O(t(nBlog⁡n−nBlog⁡B))\Omicron(t \frac{n}{B} \log _ 2\frac{n}{B}) = \Omicron(t (\frac{n}{B} \log n - \frac{n}{B} \log B)),其中 tt 是单次合并复杂度。

B=log⁡2nB = \log _ 2 n 时最优,查询是 O(t)\Omicron(t) 的。


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