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CSP-S 2023 第一轮 第40题:完善程序(第 20 题)第 2 空
题目
(最大值之和)给定整数序列 $a_0,\cdots,a_{n-1}$,求该序列所有非空连续子序列的最大值之和。上述参数满足 $1\le n\le 10^5$ 和 $1\le a_i\le 10^8$。
一个序列的非空连续子序列可以用两个下标 $l$ 和 $r$(其中$0 \le l \le r < n$)表示,对应的序列为 $a_l,a_{l+1},\cdots,a_r$。两个非空连续子序列不同,当且仅当下标不同。
例如,当原序列为 $[1,2,1,2]$ 时,要计算子序列 $[1]$、$[2]$、$[1]$、$[2]$、$[1,2]$、$[2,1]$、$[1,2]$、$[1,2,1]$、$[2,1,2]$、$[1,2,1,2]$ 的最大值之和,答案为 $18$。注意 $[1,1]$ 和 $[2,2]$ 虽然是原序列的子序列,但不是连续子序列,所以不应该被计算。另外,注意其中有一些值相同的子序列,但由于他们在原序列中的下标不同,属于不同的非空连续子序列,所以会被分别计算。
解决该问题有许多算法,以下程序使用分治算法,时间复杂度 $O(n\log n)$。
试补全程序。
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
const int MAXN = 100000;
int n;
int a[MAXN];
long long ans;
void solve(int l, int r) {
if (l + 1 == r) {
ans += a[l];
return;
}
int mid = (l + r) >> 1;
std::vector<int> pre(a + mid, a + r);
for (int i = 1; i < r - mid; ++i) ①;
std::vector<long long> sum(r - mid + 1);
for (int i = 0; i < r - mid; ++i)
sum[i + 1] = sum[i] + pre[i];
for (int i = mid - 1, j = mid, max = 0; i >= l; --i) {
while (j < r && ②) ++j;
max = std::max(max, a[i]);
ans += ③;
ans += ④;
}
solve(l, mid);
solve(mid, r);
}
int main() {
std::cin >> n;
for (int i = 0; i < n; ++i)
std::cin >> a[i];
⑤;
std::cout << ans << std::endl;
return 0;
}本小题
②处应填()
选项
- A. a[j] < max
- B. a[j] < a[i]
- C. pre[j - mid] < max
- D. pre[j - mid] > max
答案
B
题解
答案选 B:a[j] < a[i]。
这里的分治区间是左闭右开区间 [l,r)。循环负责统计跨过 mid 的连续子序列:固定左端点 i,右端点可以取 mid 到 r-1。
其中:
max更新后表示左半部分a[i..mid-1]的最大值。j表示右半部分中,第一个大于等于这个最大值的位置;不存在时,j=r。
关键是下面两句的执行顺序:
``cpp while (j < r && a[j] < a[i]) ++j; max = std::max(max, a[i]); ``
执行 while 时,max 还没包含当前的 a[i],所以不能直接用选项 A 或 C。
为什么只和 a[i] 比较就够了?因为 i 从右往左移动,j 保留上一次的位置:
- 如果
a[i] <= max,左侧最大值不变。原来的a[j] >= max >= a[i],所以j不动。 - 如果
a[i] > max,左侧最大值将变为a[i],就继续跳过右侧所有小于a[i]的元素。
这样,更新 max 后,跨中点的区间可以分成两类:
右端点 k | 区间最大值 |
|---|---|
mid <= k < j | max |
j <= k < r | pre[k-mid],即右侧前缀最大值 |
因此后面的两项贡献对应:
``cpp ans += 1LL * (j - mid) * max; ans += sum[r - mid] - sum[j - mid]; ``
这道题的关键:while 在更新 max 之前执行,要用新加入的 a[i] 推进指针。
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