基础算法笔记3(双指针,位运算,离散化,区间合并)

1. 双指针

  • 没啥好说的,就两种类型,俩指针在一个序列上和俩指针在俩序列上

  • 核心思想:运用某种性质把O(n2)的暴力双重循环优化成O(n)了

  • 怎么做呢,写个暴力解先,然后看到模板的check函数没有,暴力解的话那个地方一般就是直接套了个循环,也就是说其实优化的是check函数,也就是先写暴力解然后找规律优化,比如根据单调性再结合别的方法把check优化为O(1),O(logn)就比暴力快一点咯

  • 简单案例:把一个字符串中每个单词分别输出(也就是把空格去掉)
    输入为abc def ghi一个指针指着每个单词的首位然后另一个单词往后指就行了

  • 案例:找出最长连续不重复子列长度(一堆数字找出不含重复的最长的有多长)
    这个如果数据小就可以check函数写成开一个新数组去记录每个数字出现多少次,当有个数字出现第二次的时候去再移动j和记录长度,这就优化成O(1)了整体就变成O(n)了

  • 哎呀没什么好讲的,要是忘了就自己悟吧,悟不出来就飞起来,说明题刷少了。

模板:

for (int i = 0, j = 0; i < n; i ++ )
{
    while (j < i && check(i, j)) j ++ ;

    // 具体问题的逻辑
}
常见问题分类:
    (1) 对于一个序列,用两个指针维护一段区间,如快排的那部分处理
    (2) 对于两个序列,维护某种次序,比如归并排序中合并两个有序序列的操作

2. 位运算

  • & | ~ << >> 操作呗
  • 常用的:看看数字x的二进制表示中第k位是多少?x>>k &1
  • lowbit操作:
  • 原理是:负数是原数的补码,补码是取反+1(-x=~x+1)导致会使原码和补码在低位第一个1及之前是一样的,后面就全相反了,所以使用 x&-x 就会得到最低位第一个1的值
  • 可以用来统计x里面有多少个1,拿x一直减x&-x看看减了多少次就行了,哈哈了
int lowbit(int x)
{
    return x&-x;
}
  • 也不重要

3. 离散化

  • 一堆有序的数,值域很大eg:0 ~ 109,但是数的数量不是很多比如105个,但是要用他的值做下标,开个109的数组就有点抽象了,怎么办捏,比如映射为1~n(开个数组用坐标的感觉)这个过程叫离散化,哈哈
但问题在于:
  • 最开始给的一堆数里面可能有重复数,就得去重

  • 还得想想如何快速算出离散化后的值是多少

  • 模板什么意思捏,就是把一堆数里面你要用的数都放进一个数组,然后直接用了数组的下标就好了,这就是离散化

模板:

vector<int> alls; // 存储所有待离散化的值
sort(alls.begin(), alls.end()); // 将所有值排序
alls.erase(unique(alls.begin(), alls.end()), alls.end());   // 去掉重复元素
//这里unique是去重后把重复的都挑出来放到数组中不重复的后面,然后返回不重复的最后一个的下标
// 二分求出x对应的离散化的值
int find(int x) // 找到第一个大于等于x的位置
{
    int l = 0, r = alls.size() - 1;
    while (l < r)
    {
        int mid = l + r >> 1;
        if (alls[mid] >= x) r = mid;
        else l = mid + 1;
    }
    return r + 1; // 映射到1, 2, ...n
}

4. 区间合并

  • 俩区间有交集的话(端点相同也算),就给他合并起来
  • 实现:
    ①把所有区间按左端点排序
    ②维护一个区间直到没有交集,然后就维护刚刚没有交集的这个

模板:

// 将所有存在交集的区间合并
void merge(vector<PII> &segs)
{
    vector<PII> res;

    sort(segs.begin(), segs.end());

    int st = -2e9, ed = -2e9;
    for (auto seg : segs)
        if (ed < seg.first)
        {
            if (st != -2e9) res.push_back({st, ed});
            st = seg.first, ed = seg.second;
        }
        else ed = max(ed, seg.second);

    if (st != -2e9) res.push_back({st, ed});

    segs = res;
}
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