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[数据结构与算法]2022牛客寒假2 小沙的算数(并查集解法 乘法逆元)

在这里插入图片描述
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本题涉及到的 前置知识 有:并查集乘法逆元,如果有不了解的知识点可以看看这两篇之前写的博客。

题意:

给定 一串 长度为 n - 1 的运算符号字符串 op[] 和 一串 长度为 n 的整数序列 num[]前者中的元素 对应着 后者两两元素之间运算方式,且 仅仅包含 ’ + ’ 和 ’ * ’ 两个元素

之后 给出 q 条询问,每次询问代表:将整数序列中的 x 个元素改为 y(每次修改后的元素,都会永远的修改),每次询问 都要 输出当前表达式的答案

思路:

根据题目意思,我们不难发现:

根据 ’ + ’ 可以将整个序列分割成若干个序列集合,且在各个集合的内部有 k 个 ’ * '(k >= 0)。

对于 每个集合,我们 以下标最小的元素 作为 该集合的根节点 root,同时 用 pro[root] 维护 该集合中所有元素的累乘

显然 表达式的值 sum 即为 所有集合的 pro[root] 总和

当然,在 还未进行修改查询 时,我们要 pro 数组 和 sum 初始值 预处理

  • 对于 pro 数组,可以在 合并集合 的时候进行计算(基本的累乘),此外,对于合并集合,显然当 两个整数之间运算符为 ’ * ’ 且 不属于同一个集合 时,可以将 运算符 ’ * ’ 前后 两个整数序列中的元素 进行合并(将 下标较大者 合并至 下标较小者 的集合 中)。

  • 对于 sum 初始值,将 所有集合的 pro[root] 累加 即为答案。

之后开始 q修改查询,在每一条询问中:

  • 我们要 先找到 num 序列中第 x 个元素 从属 哪个集合,计算出 该元素的改变会对整个集合的 pro[root] 造成的变化值 change,显然输出答案为 sum + change

注意的细节:

  • 关于本题的 输入,我是将 运算符的下标 设置为 奇数,将 整数的下标 设置为 偶数。(因此,在后续 修改查询 的时候我们需要 get 函数将 x 转化成 下标,即:get函数 返回 num 中的第 x 个元素 对应的 下标
  • 修改查询时,应该 将所有应该修改的地方都要修改,比如 pro 数组,num 数组,不能遗漏。
  • 由于本题涉及到了 mod 下进行除法运算,因此一定要 “将 除一个数 转化成 乘一个数的逆元”,此外,为了 防止取模结果为负,应该 先加 mod 后 模 mod,这两条是这类 取模题常见套路,必须牢记。

具体可见代码和注释。

时间复杂度:

O ( q l o g ( m o d ) ) O(qlog(mod)) O(qlog(mod))q <= 1e5,mod = 1e9+7,主要是 求逆元占用的时间复杂度

代码:(详细注释)

#include<bits/stdc++.h>

using namespace std;
#define int long long
const int N = 2e6+10, mod = 1e9+7;
int n, q;
char op[N];
int num[N];
int pro[N];
int p[N];

int Find(int x)
{
        if(p[x]!=x) p[x] = Find(p[x]);
        return p[x];
}

int qmi(int a, int b)      //快速幂,本题用于求逆元
{
        int res = 1;
        while(b)
        {
                if(b&1) res = res * a % mod;
                b >>= 1;
                a = a * a % mod;
        }
        return res;
}

int get(int x) { return x + (x - 1); }     //返回 num 中的第 x 个元素 对应的下标

signed main()
{
    scanf("%lld%lld", &n, &q);
    getchar();     //一定要加这句

    //输入n - 1 个运算符,下标设为偶数,从 2 开始,
    int t = n - 1, idx = 2;
    while(t--)
    {
        scanf("%c", &op[idx]);

        idx += 2;
    }

    //输入长度为 n 的整数序列,下标设为奇数,从 1 开始
    for(int i=1; i<=idx; i+=2)
    {
            p[i] = i;      //并查集初始化
            scanf("%lld", &num[i]);
            pro[i] = num[i];       //显然 pro[i] 初始就是 num[i]
    }

    for(int i=2; i<=idx-2; i+=2)
    {
            if(op[i]=='*')         //当运算符为 * 时开始合并集合
            {
                    int a = Find(i-1), b = Find(i+1);      //找到 op[i] 前后两元素所属的集合编号 a、b
                    if(a!=b)
                    {
                            p[b] = a;      // b 代表集合 合并至 a 代表集合
                            pro[a] = pro[a] * num[i+1] % mod;      //根据 pro 数组的定义,累乘取模计算 pro[a]
                    }
            }
    }

    //累加计算尚未修改查询时的表达式答案 sum
    int sum = 0;
    for(int i=1; i<=idx; i+=2)
    {
            if(p[i]==i) sum = (sum + pro[i]) % mod;
    }

    //开始查询
    while(q--)
    {
            int x, v; scanf("%lld%lld", &x, &v);        
            
            //因为上面我们均是将下标进行操作,因此这里需要用 get(x) 转化一下 
            //get(x) 表示 num 中的第 x 个元素 对应的下标
            int aa = Find(get(x));
            int &t = num[get(x)];
            int change = pro[aa] * qmi(t, mod-2) % mod * v % mod - pro[aa];        //计算更改元素造成的影响值,注意用逆元
            
            //该更改的都要更改
            pro[aa] = pro[aa] * qmi(t, mod-2) % mod * v % mod;
            t = v;
            
            //更新答案 sum,输出
            sum = (sum + change + mod) % mod;     //为了防止取模结果为负,应该先加mod后模mod(这是一个常见套路)
            printf("%lld\n", sum);
    }

    return 0;
}
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加:2022-05-06 11:13:30  更:2022-05-06 11:14:56 
 
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