评估给定区间 [L,R] 内方程式的查询


在一个区间 [L, R] 内评估所有方程式,可以得到这些变量的一系列值。这方面的应用示例包括建模、数据分析和问题解决场景。

在这种情况下,我们为区间内的所有点定义方程式的变量值。因此,可以通过指定区间的步长并在区间内为每个变量值评估方程式来完成。

规范

它可以称为向数据库发出的信息请求。当满足某些要求时,使用特定的命令提取数据。为了从数据库获取、过滤、排序和汇总数据,查询通常是用编程语言编写的。查询可以很简单,具体取决于数据的复杂性和必须提取的信息。

一个可以接受方程式区间 [L, R] 和步长作为输入,并生成区间内每个变量值的方程式结果的计算机程序,可以用来自动化这个过程。

问题解决方法

评估给定区间 [L, R] 内的任何给定方程式的查询目标是找到给定方程式的值。以下是一种可用于类似查询的潜在方法:

  • 解析提供的方程式并从中创建一个表达式树。可以使用二叉树来可视化表达式树,其中每个节点代表方程式中的运算符或操作数。

  • 对表达式树进行前序遍历,并遍历每个子树,评估每个子树的方程式。表达式树的每个节点都应包含结果。

  • 创建一个范围查询函数,该函数接受表达式树的根节点、下界 L 和上界 R 作为输入。此函数的目的是遍历表达式树并返回给定 [L, R] 范围内的方程式解。

  • 还可以预先计算并保存指定范围 [L, R] 的每个子范围的方程式解,以提高范围查询函数的效率。

  • 最后,可以使用范围查询函数评估不同范围内的方程式。

语法

在 C++ 中,可以使用循环遍历每个范围内的值,然后将给定的方程式应用于每个值,以确定其在 [L, R] 范围内的评估结果。对于范围 [L, R] 中的每个 x 值,创建以下循环来评估方程式:

y = x2 + 2x + 1
// Define equation to evaluate
   int equation(int x) {
   return x*x + 2*x + 1;
}

// Evaluate equation for every value of x in range [L, R]
int L, R; // Define the range
for (int x = L; x <= R; x++) {
   int y = equation(x);

   // Do something with value of y like print it
   cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
}

算法

以下是在区间 [L, R] 内评估方程式的 C++ 算法:

  • 步骤 1 - 给出如何将方程式定义为接收变量 x 并返回值 y 的函数的示例:

  • double equation(double x) {
       return x*x + 2*x + 1;
    }
    
  • 步骤 2 - 编写一个函数,该函数接受两个整数 L 和 R 作为参数,并输出 L 和 R(包括)之间每个整数值的方程式解。可以使用循环遍历范围 [L, R],评估每个整数值的方程式:

  • vector<double> evaluate_equation(int L, int R) {
       vector<double> results;
       for (int x = L; x <= R; x++) {
          double y = equation(x);
          results.push_back(y);
       }
       return results;
    }
    
  • 步骤 3 - 在评估了范围 [L, R] 内的方程式后,可以使用此函数获取结果,这些结果作为双精度值向量传递:

  • vector<double> results = evaluate_equation(1, 10);
    

注意 - 只需将所需方程式替换为 equation 函数,就可以更改过程以评估任何方程式。

遵循的方法

方法 1

在 C++ 中,可以使用循环遍历范围内的每个值并在那里评估方程式,以评估范围 [L, R] 内的方程式。

示例中正在评估的范围是 [1, 10],正在评估的方程式是 i*i + 2*i + 1。for 循环重复评估范围中每个值的方程式,并将结果打印到控制台。可以更改方程式和范围以满足需求。

示例 1

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
   int L = 1, R = 10; // range of values to evaluate
   for (int i = L; i <= R; i++) {
      int result = i*i + 2*i + 1; // equation to evaluate
      cout << "Result at " << i << " = " << result << endl;
   }
   return 0;
}

输出

Result at 1 = 4
Result at 2 = 9
Result at 3 = 16
Result at 4 = 25
Result at 5 = 36
Result at 6 = 49
Result at 7 = 64
Result at 8 = 81
Result at 9 = 100
Result at 10 = 121

方法 2

以下是可用于分析给定范围内的值的给定方程式的 C++ 查询的示例:

在此示例中,需要评估的方程式首先定义为名为 equation 的函数。然后,我们创建一个名为 evaluate 的函数,该函数接受两个参数 L 和 R,它们代表我们要评估方程式的值的范围。

在 evaluate 函数内部,我们迭代地评估 L 和 R(包括)之间每个值的方程式。然后,我们使用 cout 输出每个值的输出。

在 main 函数中,我们指定要评估方程式的范围(在本例中,L = 1 且 R = 10),并使用这些值调用 evaluate 函数。程序员的输出将是 1 到 10 之间每个数字的问题解决方案。

示例 2

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// Define the equation you want to evaluate
int equation(int x) {
   return x * x + 2 * x + 1;
}

// Define a function to evaluate the equation for a given range [L, R]
void evaluate(int L, int R) {
   for (int i = L; i <= R; i++) {
      int result = equation(i);
      cout << "The result of equation for " << i << " is " << result << endl;
   }
}
int main() {
   int L = 1, R = 10;
   evaluate(L, R);
   return 0;
}

输出

The result of equation for 1 is 4
The result of equation for 2 is 9
The result of equation for 3 is 16
The result of equation for 4 is 25
The result of equation for 5 is 36
The result of equation for 6 is 49
The result of equation for 7 is 64
The result of equation for 8 is 81
The result of equation for 9 is 100
The result of equation for 10 is 121

结论

总之,我们可以应用前缀和或累积和方法来评估区间 [L,R] 内的给定方程式。通过预先计算方程式值到每个索引的前缀和,可以以恒定时间回答每个查询。此策略的时间复杂度为 O(N)(其中 N 是输入数组的大小)用于预计算,对于每个查询为 O(1)。

总的来说,输入数组的大小和要运行的查询数量决定了应该使用哪种方法。如果查询数量远大于数组大小,则前缀和技术更有效。但是,如果查询数量较小,则二分查找策略可能是更好的选择。

更新于: 2023年5月10日

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