logo

LCM užklausų diapazonas

Atsižvelgiant į N dydžio sveikųjų skaičių masyvą arr[] ir Q užklausų masyvą query[], kur kiekviena užklausa yra [L R] tipo, nurodanti diapazoną nuo indekso L iki indekso R, užduotis yra rasti visų diapazono skaičių LCM visoms užklausoms.

valstybių sąrašą

Pavyzdžiai:  



Įvestis: arr[] = {5 7 5 2 10 12 11 17 14 1 44}
užklausa[] = {{2 5} {5 10} {0 10}}
Išvestis: 6015708 78540
Paaiškinimas: Pirmoje užklausoje LCM(5 2 10 12) = 60 
Antroje užklausoje LCM(12 11 17 14 1 44) = 15708
Paskutinėje užklausoje LCM(5 7 5 2 10 12 11 17 14 1 44) = 78540

Įvestis: arr[] = {2 4 8 16} užklausa[] = {{2 3} {0 1}}
Išvestis: 16 4

Naivus požiūris: Šis metodas pagrįstas tokia matematine idėja:



Matematiškai  LCM(l r) = LCM(arr[l]  arr[l+1] . . arr[r-1] arr[r]) ir

LCM(a b) = (a*b) / GCD(ab)

Taigi perkelkite kiekvienos užklausos masyvą ir apskaičiuokite atsakymą naudodami aukščiau pateiktą LCM formulę. 



Laiko sudėtingumas: O (N * Q)
Pagalbinė erdvė: O(1)

RangeLCM užklausos naudojant   Segmentinis medis :

Kadangi užklausų skaičius gali būti didelis, naivus sprendimas būtų nepraktiškas. Šį laiką galima sumažinti

Šioje problemoje nėra atnaujinimo operacijos. Taigi iš pradžių galime sukurti segmentų medį ir naudoti jį atsakydami į užklausas logaritminiu laiku.

Kiekvienas medžio mazgas turėtų saugoti to konkretaus segmento LCM reikšmę ir segmentams sujungti galime naudoti tą pačią formulę, kaip nurodyta aukščiau.

Norėdami įgyvendinti idėją, atlikite toliau nurodytus veiksmus:

  • Sukurkite segmentų medį iš nurodyto masyvo.
  • Pereikite per užklausas. Kiekvienai užklausai:
    • Raskite tą konkretų diapazoną segmentų medyje.
    • Naudokite pirmiau minėtą formulę segmentams sujungti ir apskaičiuoti to diapazono LCM.
    • Atspausdinkite to segmento atsakymą.

Žemiau pateikiamas pirmiau minėto metodo įgyvendinimas. 

java loginė vertė į eilutę
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>

Išvestis
60 15708 78540

Laiko sudėtingumas: O(Log N * Log n), kur N yra elementų skaičius masyve. Kitas log n žymi laiką, reikalingą LCM surasti. Šis laiko sudėtingumas yra skirtas kiekvienai užklausai. Bendras laiko sudėtingumas yra O(N + Q*Log N*log n). Taip yra todėl, kad medžiui sukurti ir tada atsakyti į užklausas reikia O(N) laiko.
Pagalbinė erdvė: O(N) čia N yra elementų skaičius masyve. Šios vietos reikia segmentų medžiui saugoti.

Susijusi tema: Segmentų medis

2 metodas: matematikos naudojimas

Pirmiausia apibrėžiame pagalbinę funkciją lcm(), kad apskaičiuotume mažiausią bendrą dviejų skaičių kartotinį. Tada kiekvienai užklausai kartojame arr pogrupį, apibrėžtą užklausos diapazone, ir apskaičiuojame LCM naudojant funkciją lcm(). LCM reikšmė saugoma sąraše, kuris grąžinamas kaip galutinis rezultatas.

Segmentų medis

2 metodas: matematikos naudojimas

Algoritmas

Segmentų medis

2 metodas: matematikos naudojimas

1. Apibrėžkite pagalbinę funkciją lcm(a b), kad apskaičiuotumėte mažiausią bendrą dviejų skaičių kartotinį.
2. Apibrėžkite funkciją range_lcm_queries(arr queries), kuri kaip įvestį paima masyvo arr ir užklausų diapazonų užklausų sąrašą.
3. Sukurkite tuščią sąrašo rezultatus, kad išsaugotumėte kiekvienos užklausos LCM reikšmes.
4. Kiekvienai užklausai užklausose išskirkite kairįjį ir dešinįjį indeksus l ir r.
5. Nustatykite lcm_val į arr[l] reikšmę.
6. Kiekvienam indeksui i diapazone nuo l+1 iki r atnaujinkite lcm_val į lcm_val ir arr[i] LCM, naudodami funkciją lcm().
7. Prie rezultatų sąrašo pridėkite lcm_val.
8. Grąžinkite rezultatų sąrašą.

Segmentų medis

greibacho normali forma

2 metodas: matematikos naudojimas

C++

#include    #include  #include    using namespace std; int gcd(int a int b) {  if (b == 0)  return a;  return gcd(b a % b); } int lcm(int a int b) {  return a * b / gcd(a b); } vector<int> rangeLcmQueries(vector<int>& arr vector<pair<int int>>& queries) {  vector<int> results;  for (const auto& query : queries) {  int l = query.first;  int r = query.second;  int lcmVal = arr[l];  for (int i = l + 1; i <= r; i++) {  lcmVal = lcm(lcmVal arr[i]);  }  results.push_back(lcmVal);  }  return results; } int main() {  vector<int> arr = {5 7 5 2 10 12 11 17 14 1 44};  vector<pair<int int>> queries = {{2 5} {5 10} {0 10}};  vector<int> results = rangeLcmQueries(arr queries);  for (const auto& result : results) {  cout << result << ' ';  }  cout << endl;  return 0; } 
Java
/*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();  } } 
Python
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] 
C#
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
// 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 

Išvestis
[60 15708 78540]

Laiko sudėtingumas: O(log(min(ab))). Kiekvienam užklausos diapazonui kartojame O(n) dydžio pogrupį, kur n yra arr ilgis. Todėl visos funkcijos laiko sudėtingumas yra O(qn log(min(a_i))), kur q yra užklausų skaičius, o a_i yra i-tas arr elementas.
Erdvės sudėtingumas: O(1), nes vienu metu saugome tik kelis sveikuosius skaičius. Įvesties arr ir užklausų naudojama erdvė neatsižvelgiama.