之前学习了一些并查集,ST表的知识点,在此做一个小总结。
并查集
并查集是一种树型的数据结构,用于处理一些不相交集合的合并及查询问题。它支持两种主要操作:
- 查找:确定某个元素属于哪个子集。
- 合并:将两个子集合并成一个集合。
最开始时,我们需要定义一个父亲节点数组,而每一个节点最开始时的父亲节点都是他本身,每个元素都是一个独立的集合。
在合并两个集合时,只需要将其中一个集合的祖宗节点(也就是父亲节点是它本身的节点)的父亲节点设置为另外一个集合的祖宗节点即可。
当然,如果只是这样的话 ,那每一次寻找祖宗节点也较为耗费时间。我们可以进行路径压缩。在查找过程中,将查找路径上的所有节点直接指向根节点,以便于减少后续查找时间。
以下是查找+路径压缩的示例代码:
cpp
int find(int x){
if(f[x]==x)return x;
return f[x]=find(f[x]);
}
以下是合并的示例代码:
cpp
void merge(int x,int y){
int fx=find(x),fy=find(y);
f[fx]=fy;
return;
}
ST表
ST表(Sparse Table)是一种用于解决可重复贡献问题的数据结构,主要用于高效处理区间查询问题,特别是静态数据上的范围最值查询和符合结合律、幂等律的问题(如求区间gcd)等。
ST表基于动态规划和二进制拆分的思想,通过预处理建立一个二维数组:
- 预处理 :构建一个二维数组
st[i][j]
,表示从位置i
开始,长度为2^j
的区间内的信息(最小值/最大值等) - 查询 :对于任意区间
[l,r]
,可以将其拆分为两个重叠的2^k长度区间,通过这两个区间信息的组合得到查询结果
预处理时,需要以下几个步骤:
-
初始化 :
st[i][0] = arr[i]
(每个长度为1的区间就是元素本身) -
递推填充 :对于每个
j
从1到log2(n)
,计算st[i][j]
:st[i][j] = f(st[i][j-1], st[i+(1<<(j-1))][j-1]);
其中
f
是所求的函数(如min、max等)
查询时,对于查询区间[l,r]
:
- 计算
k = ceil(log2(r - l + 1));
查询:f(st[l][k], st[r-(1<<k)+1][k];
如果大家有其他想法的,可以补充。