Adott egy N méretű egész számokból álló arr[] tömböt és egy Q queries tömböt, ahol minden lekérdezés [L R] típusú, és az L indextől az R indexig terjedő tartományt jelöli, a feladat az, hogy megkeressük a tartomány összes számának LCM-jét az összes lekérdezéshez.
faktoriális c
Példák:
Bemenet: arr[] = {5 7 5 2 10 12 11 17 14 1 44}
lekérdezés[] = {{2 5} {5 10} {0 10}}
Kimenet: 6015708 78540
Magyarázat: Az első lekérdezésben LCM(5 2 10 12) = 60
A második lekérdezésben LCM(12 11 17 14 1 44) = 15708
Az utolsó lekérdezésben LCM(5 7 5 2 10 12 11 17 14 1 44) = 78540Bemenet: arr[] = {2 4 8 16} lekérdezés[] = {{2 3} {0 1}}
Kimenet: 16 4
Naiv megközelítés: A megközelítés a következő matematikai elképzelésen alapul:
Matematikailag LCM(l r) = LCM(arr[l] arr[l+1] . . arr[r-1] arr[r]) és
LCM(a b) = (a*b) / GCD(ab)
Tehát minden lekérdezésnél járja be a tömböt, és számítsa ki a választ az LCM fenti képletével.
Időbeli összetettség: O(N*Q)
Kiegészítő tér: O(1)
RangeLCM lekérdezések segítségével Szegmens fa :
Mivel a lekérdezések száma nagy lehet, a naiv megoldás nem lenne praktikus. Ez az idő csökkenthető
Ebben a problémában nincs frissítési művelet. Így kezdetben létrehozhatunk egy szegmensfát, és felhasználhatjuk a lekérdezések megválaszolására logaritmikus időben.
A fa minden csomópontjának tárolnia kell az adott szegmens LCM értékét, és a fenti képletet használhatjuk a szegmensek kombinálásához.
java listadoboz
Kövesse az alábbi lépéseket az ötlet megvalósításához:
- Építsünk szegmensfát a megadott tömbből!
- Lapozzon át a lekérdezéseken. Minden lekérdezéshez:
- Keresse meg az adott tartományt a szegmensfában.
- Használja a fent említett képletet a szegmensek kombinálásához és az adott tartomány LCM-jének kiszámításához.
- Nyomtassa ki a választ az adott szegmensre.
Az alábbiakban bemutatjuk a fenti megközelítés megvalósítását.
C++// LCM of given range queries using Segment Tree #include using namespace std; #define MAX 1000 // allocate space for tree int tree[4 * MAX]; // declaring the array globally int arr[MAX]; // Function to return gcd of a and b int gcd(int a int b) { if (a == 0) return b; return gcd(b % a a); } // utility function to find lcm int lcm(int a int b) { return a * b / gcd(a b); } // Function to build the segment tree // Node starts beginning index of current subtree. // start and end are indexes in arr[] which is global void build(int node int start int end) { // If there is only one element in current subarray if (start == end) { tree[node] = arr[start]; return; } int mid = (start + end) / 2; // build left and right segments build(2 * node start mid); build(2 * node + 1 mid + 1 end); // build the parent int left_lcm = tree[2 * node]; int right_lcm = tree[2 * node + 1]; tree[node] = lcm(left_lcm right_lcm); } // Function to make queries for array range )l r). // Node is index of root of current segment in segment // tree (Note that indexes in segment tree begin with 1 // for simplicity). // start and end are indexes of subarray covered by root // of current segment. int query(int node int start int end int l int r) { // Completely outside the segment returning // 1 will not affect the lcm; if (end < l || start > r) return 1; // completely inside the segment if (l <= start && r >= end) return tree[node]; // partially inside int mid = (start + end) / 2; int left_lcm = query(2 * node start mid l r); int right_lcm = query(2 * node + 1 mid + 1 end l r); return lcm(left_lcm right_lcm); } // driver function to check the above program int main() { // initialize the array arr[0] = 5; arr[1] = 7; arr[2] = 5; arr[3] = 2; arr[4] = 10; arr[5] = 12; arr[6] = 11; arr[7] = 17; arr[8] = 14; arr[9] = 1; arr[10] = 44; // build the segment tree build(1 0 10); // Now we can answer each query efficiently // Print LCM of (2 5) cout << query(1 0 10 2 5) << endl; // Print LCM of (5 10) cout << query(1 0 10 5 10) << endl; // Print LCM of (0 10) cout << query(1 0 10 0 10) << endl; return 0; }
Java // LCM of given range queries // using Segment Tree class GFG { static final int MAX = 1000; // allocate space for tree static int tree[] = new int[4 * MAX]; // declaring the array globally static int arr[] = new int[MAX]; // Function to return gcd of a and b static int gcd(int a int b) { if (a == 0) { return b; } return gcd(b % a a); } // utility function to find lcm static int lcm(int a int b) { return a * b / gcd(a b); } // Function to build the segment tree // Node starts beginning index // of current subtree. start and end // are indexes in arr[] which is global static void build(int node int start int end) { // If there is only one element // in current subarray if (start == end) { tree[node] = arr[start]; return; } int mid = (start + end) / 2; // build left and right segments build(2 * node start mid); build(2 * node + 1 mid + 1 end); // build the parent int left_lcm = tree[2 * node]; int right_lcm = tree[2 * node + 1]; tree[node] = lcm(left_lcm right_lcm); } // Function to make queries for // array range )l r). Node is index // of root of current segment in segment // tree (Note that indexes in segment // tree begin with 1 for simplicity). // start and end are indexes of subarray // covered by root of current segment. static int query(int node int start int end int l int r) { // Completely outside the segment returning // 1 will not affect the lcm; if (end < l || start > r) { return 1; } // completely inside the segment if (l <= start && r >= end) { return tree[node]; } // partially inside int mid = (start + end) / 2; int left_lcm = query(2 * node start mid l r); int right_lcm = query(2 * node + 1 mid + 1 end l r); return lcm(left_lcm right_lcm); } // Driver code public static void main(String[] args) { // initialize the array arr[0] = 5; arr[1] = 7; arr[2] = 5; arr[3] = 2; arr[4] = 10; arr[5] = 12; arr[6] = 11; arr[7] = 17; arr[8] = 14; arr[9] = 1; arr[10] = 44; // build the segment tree build(1 0 10); // Now we can answer each query efficiently // Print LCM of (2 5) System.out.println(query(1 0 10 2 5)); // Print LCM of (5 10) System.out.println(query(1 0 10 5 10)); // Print LCM of (0 10) System.out.println(query(1 0 10 0 10)); } } // This code is contributed by 29AjayKumar
Python # LCM of given range queries using Segment Tree MAX = 1000 # allocate space for tree tree = [0] * (4 * MAX) # declaring the array globally arr = [0] * MAX # Function to return gcd of a and b def gcd(a: int b: int): if a == 0: return b return gcd(b % a a) # utility function to find lcm def lcm(a: int b: int): return (a * b) // gcd(a b) # Function to build the segment tree # Node starts beginning index of current subtree. # start and end are indexes in arr[] which is global def build(node: int start: int end: int): # If there is only one element # in current subarray if start == end: tree[node] = arr[start] return mid = (start + end) // 2 # build left and right segments build(2 * node start mid) build(2 * node + 1 mid + 1 end) # build the parent left_lcm = tree[2 * node] right_lcm = tree[2 * node + 1] tree[node] = lcm(left_lcm right_lcm) # Function to make queries for array range )l r). # Node is index of root of current segment in segment # tree (Note that indexes in segment tree begin with 1 # for simplicity). # start and end are indexes of subarray covered by root # of current segment. def query(node: int start: int end: int l: int r: int): # Completely outside the segment # returning 1 will not affect the lcm; if end < l or start > r: return 1 # completely inside the segment if l <= start and r >= end: return tree[node] # partially inside mid = (start + end) // 2 left_lcm = query(2 * node start mid l r) right_lcm = query(2 * node + 1 mid + 1 end l r) return lcm(left_lcm right_lcm) # Driver Code if __name__ == '__main__': # initialize the array arr[0] = 5 arr[1] = 7 arr[2] = 5 arr[3] = 2 arr[4] = 10 arr[5] = 12 arr[6] = 11 arr[7] = 17 arr[8] = 14 arr[9] = 1 arr[10] = 44 # build the segment tree build(1 0 10) # Now we can answer each query efficiently # Print LCM of (2 5) print(query(1 0 10 2 5)) # Print LCM of (5 10) print(query(1 0 10 5 10)) # Print LCM of (0 10) print(query(1 0 10 0 10)) # This code is contributed by # sanjeev2552
C# // LCM of given range queries // using Segment Tree using System; using System.Collections.Generic; class GFG { static readonly int MAX = 1000; // allocate space for tree static int[] tree = new int[4 * MAX]; // declaring the array globally static int[] arr = new int[MAX]; // Function to return gcd of a and b static int gcd(int a int b) { if (a == 0) { return b; } return gcd(b % a a); } // utility function to find lcm static int lcm(int a int b) { return a * b / gcd(a b); } // Function to build the segment tree // Node starts beginning index // of current subtree. start and end // are indexes in []arr which is global static void build(int node int start int end) { // If there is only one element // in current subarray if (start == end) { tree[node] = arr[start]; return; } int mid = (start + end) / 2; // build left and right segments build(2 * node start mid); build(2 * node + 1 mid + 1 end); // build the parent int left_lcm = tree[2 * node]; int right_lcm = tree[2 * node + 1]; tree[node] = lcm(left_lcm right_lcm); } // Function to make queries for // array range )l r). Node is index // of root of current segment in segment // tree (Note that indexes in segment // tree begin with 1 for simplicity). // start and end are indexes of subarray // covered by root of current segment. static int query(int node int start int end int l int r) { // Completely outside the segment // returning 1 will not affect the lcm; if (end < l || start > r) { return 1; } // completely inside the segment if (l <= start && r >= end) { return tree[node]; } // partially inside int mid = (start + end) / 2; int left_lcm = query(2 * node start mid l r); int right_lcm = query(2 * node + 1 mid + 1 end l r); return lcm(left_lcm right_lcm); } // Driver code public static void Main(String[] args) { // initialize the array arr[0] = 5; arr[1] = 7; arr[2] = 5; arr[3] = 2; arr[4] = 10; arr[5] = 12; arr[6] = 11; arr[7] = 17; arr[8] = 14; arr[9] = 1; arr[10] = 44; // build the segment tree build(1 0 10); // Now we can answer each query efficiently // Print LCM of (2 5) Console.WriteLine(query(1 0 10 2 5)); // Print LCM of (5 10) Console.WriteLine(query(1 0 10 5 10)); // Print LCM of (0 10) Console.WriteLine(query(1 0 10 0 10)); } } // This code is contributed by Rajput-Ji
JavaScript <script> // LCM of given range queries using Segment Tree const MAX = 1000 // allocate space for tree var tree = new Array(4*MAX); // declaring the array globally var arr = new Array(MAX); // Function to return gcd of a and b function gcd(a b) { if (a == 0) return b; return gcd(b%a a); } //utility function to find lcm function lcm(a b) { return Math.floor(a*b/gcd(ab)); } // Function to build the segment tree // Node starts beginning index of current subtree. // start and end are indexes in arr[] which is global function build(node start end) { // If there is only one element in current subarray if (start==end) { tree[node] = arr[start]; return; } let mid = Math.floor((start+end)/2); // build left and right segments build(2*node start mid); build(2*node+1 mid+1 end); // build the parent let left_lcm = tree[2*node]; let right_lcm = tree[2*node+1]; tree[node] = lcm(left_lcm right_lcm); } // Function to make queries for array range )l r). // Node is index of root of current segment in segment // tree (Note that indexes in segment tree begin with 1 // for simplicity). // start and end are indexes of subarray covered by root // of current segment. function query(node start end l r) { // Completely outside the segment returning // 1 will not affect the lcm; if (end<l || start>r) return 1; // completely inside the segment if (l<=start && r>=end) return tree[node]; // partially inside let mid = Math.floor((start+end)/2); let left_lcm = query(2*node start mid l r); let right_lcm = query(2*node+1 mid+1 end l r); return lcm(left_lcm right_lcm); } //driver function to check the above program //initialize the array arr[0] = 5; arr[1] = 7; arr[2] = 5; arr[3] = 2; arr[4] = 10; arr[5] = 12; arr[6] = 11; arr[7] = 17; arr[8] = 14; arr[9] = 1; arr[10] = 44; // build the segment tree build(1 0 10); // Now we can answer each query efficiently // Print LCM of (2 5) document.write(query(1 0 10 2 5) +'
'); // Print LCM of (5 10) document.write(query(1 0 10 5 10) + '
'); // Print LCM of (0 10) document.write(query(1 0 10 0 10) + '
'); // This code is contributed by Manoj. </script>
Kimenet
60 15708 78540
Időbeli összetettség: O(Log N * Log n), ahol N a tömb elemeinek száma. A másik log n az LCM megtalálásához szükséges időt jelöli. Ez az időbonyolítás minden lekérdezésre vonatkozik. A teljes időbonyolultság O(N + Q*Log N*log n), ez azért van, mert O(N) időre van szükség a fa felépítéséhez, majd a lekérdezések megválaszolásához.
Kiegészítő tér: O(N) ahol N a tömb elemeinek száma. Ez a hely szükséges a szegmensfa tárolásához.
Kapcsolódó téma: Szegmens fa
2. megközelítés: A matematika használata
Először definiálunk egy lcm() segédfüggvényt két szám legkisebb közös többszörösének kiszámításához. Ezután minden lekérdezésnél végigfutjuk a lekérdezési tartomány által meghatározott arr altömböt, és az lcm() függvény segítségével kiszámítjuk az LCM-et. Az LCM-értéket a rendszer egy listában tárolja, amely a végeredményként kerül visszaadásra.
Szegmens fa
hány hét van egy hónapban
2. megközelítés: A matematika használata
Algoritmus
Szegmens fa
2. megközelítés: A matematika használata
1. Határozzon meg egy lcm(a b) segédfüggvényt két szám legkisebb közös többszörösének kiszámításához.
2. Határozzon meg egy range_lcm_queries(arr queries) függvényt, amely egy arr tömböt és egy lekérdezési tartományok listáját vesz be bemenetként.
3. Hozzon létre egy üres eredménylistát az egyes lekérdezések LCM-értékeinek tárolásához.
4. A lekérdezésekben minden egyes lekérdezéshez vegye ki a bal és jobb oldali l és r indexet.
5. Állítsa be az lcm_val paramétert az arr[l] értékre.
6. Az l+1 és r tartományban lévő minden i indexhez frissítse az lcm_val értéket az lcm_val és arr[i] LCM értékére az lcm() függvény segítségével.
7. Adja hozzá az lcm_val értéket az eredménylistához.
8. Nyissa vissza az eredménylistát.
2. megközelítés: A matematika használata
C++ Java #include
Python /*package whatever //do not write package name here */ import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class GFG { public static int gcd(int a int b) { if (b == 0) return a; return gcd(b a % b); } public static int lcm(int a int b) { return a * b / gcd(a b); } public static List<Integer> rangeLcmQueries(List<Integer> arr List<int[]> queries) { List<Integer> results = new ArrayList<>(); for (int[] query : queries) { int l = query[0]; int r = query[1]; int lcmVal = arr.get(l); for (int i = l + 1; i <= r; i++) { lcmVal = lcm(lcmVal arr.get(i)); } results.add(lcmVal); } return results; } public static void main(String[] args) { List<Integer> arr = List.of(5 7 5 2 10 12 11 17 14 1 44); List<int[]> queries = List.of(new int[]{2 5} new int[]{5 10} new int[]{0 10}); List<Integer> results = rangeLcmQueries(arr queries); for (int result : results) { System.out.print(result + ' '); } System.out.println(); } }
C# from math import gcd def lcm(a b): return a*b // gcd(a b) def range_lcm_queries(arr queries): results = [] for query in queries: l r = query lcm_val = arr[l] for i in range(l+1 r+1): lcm_val = lcm(lcm_val arr[i]) results.append(lcm_val) return results # example usage arr = [5 7 5 2 10 12 11 17 14 1 44] queries = [(2 5) (5 10) (0 10)] print(range_lcm_queries(arr queries)) # output: [60 15708 78540]
JavaScript using System; using System.Collections.Generic; class GFG { // Function to calculate the greatest common divisor (GCD) // using Euclidean algorithm static int GCD(int a int b) { if (b == 0) return a; return GCD(b a % b); } // Function to calculate the least common multiple (LCM) // using GCD static int LCM(int a int b) { return a * b / GCD(a b); } static List<int> RangeLcmQueries(List<int> arr List<Tuple<int int>> queries) { List<int> results = new List<int>(); foreach (var query in queries) { int l = query.Item1; int r = query.Item2; int lcmVal = arr[l]; for (int i = l + 1; i <= r; i++) { lcmVal = LCM(lcmVal arr[i]); } results.Add(lcmVal); } return results; } static void Main() { List<int> arr = new List<int> { 5 7 5 2 10 12 11 17 14 1 44 }; List<Tuple<int int>> queries = new List<Tuple<int int>> { Tuple.Create(2 5) Tuple.Create(5 10) Tuple.Create(0 10) }; List<int> results = RangeLcmQueries(arr queries); foreach (var result in results) { Console.Write(result + ' '); } Console.WriteLine(); } }
// JavaScript Program for the above approach // function to find out gcd function gcd(a b) { if (b === 0) { return a; } return gcd(b a % b); } // function to find out lcm function lcm(a b) { return (a * b) / gcd(a b); } function rangeLcmQueries(arr queries) { const results = []; for (const query of queries) { const l = query[0]; const r = query[1]; let lcmVal = arr[l]; for (let i = l + 1; i <= r; i++) { lcmVal = lcm(lcmVal arr[i]); } results.push(lcmVal); } return results; } // Driver code to test above function const arr = [5 7 5 2 10 12 11 17 14 1 44]; const queries = [[2 5] [5 10] [0 10]]; const results = rangeLcmQueries(arr queries); for (const result of results) { console.log(result + ' '); } console.log(); // THIS CODE IS CONTRIBUTED BY PIYUSH AGARWAL
Kimenet
[60 15708 78540]
Időbeli összetettség: O(log(min(ab))). Minden egyes lekérdezési tartományhoz egy O(n) méretű altömbön keresztül iterálunk, ahol n az arr hossza. Ezért a teljes függvény időbonyolultsága O(qn log(min(a_i))) ahol q a lekérdezések száma és a_i az arr i-edik eleme.
A tér összetettsége: O(1), mivel egyszerre csak néhány egész számot tárolunk. Az arr bemenet és a lekérdezések által használt terület nem kerül figyelembevételre.