未命名

例题

例题 1:Counting Haybales

来源:USACO - Haybales

给定 N 个不同位置的干草捆,有 Q 次查询,每次查询区间 [A, B] 内有多少个干草捆。

  • N, Q ≤ 100,000
  • 坐标范围:0 ~ 1,000,000,000

思路:

  1. 先将所有干草捆位置排序
  2. 对于每次查询 [A, B]:
    • <= B 的个数:upper_bound(B)
    • <= A-1 的个数:upper_bound(A-1)
    • 答案 = upper_bound(B) - upper_bound(A-1)
import sys
from bisect import bisect_right
sys.stdin = open("haybales.in", "r")
sys.stdout = open("haybales.out", "w")

N, Q = map(int, input().split())
arr = sorted(list(map(int, input().split())))

for _ in range(Q):
    a, b = map(int, input().split())
    print(bisect_right(arr, b) - bisect_right(arr, a - 1))

复杂度:O(N log N + Q log N)

例题 2:最大中位数(单调函数 + max_ok)

来源:Codeforces - Maximum Median

给定 n 个整数的数组(n 为奇数),可以进行 k 次操作(每次+1),求最大可达中位数。

1 ≤ n ≤ 2 × 10^5,1 ≤ k ≤ 10^9

思路:

  1. 排序数组:先对数组进行升序排序

  2. 观察:要将中位数提升到 x,需要将所有大于等于当前中位数的元素都提升到至少 x

    例如,对于排序后的数组 [1,1,2,3,4,4,5,5,6,8,8],当前中位数是 4,要将中位数提升到 6,需要:

    • 将 4 → 6(2 次操作)
    • 将 5 → 6(1 次操作 × 2 个)
    • 将 6,8,8 保持不变
  3. 单调性:将中位数提升到 x 所需的操作数随着 x 增加而单调递增

  4. 二分搜索:使用 max_ok 找到最大的 x 使得所需操作数 ≤ k

n, k = map(int, input().split())
arr = [int(x) for x in input().split()]
arr.sort()

def max_ok(lo, hi, check):
    lo -= 1
    while lo < hi:
        mid = lo + (hi - lo + 1) // 2
        if check(mid):
            lo = mid
        else:
            hi = mid - 1
    return lo

def med_reachable(x):
    ops = 0
    for i in range((n - 1) // 2, n):
        ops += max(0, x - arr[i])
    return ops <= k

ans = max_ok(1, int(2e9), med_reachable)
print(ans)

例题 3:Cow Dance Show(min_ok + 堆模拟)

来源:USACO - Cow Dance Show

有 N 头牛按顺序表演,每头牛舞蹈时长为 d(i)。舞台能容纳 K 头牛同时表演。初始时前 K 头牛上台,当其中任何一头牛完成表演后,立即由下一头牛补上(直到所有牛表演完)。求在演出时间不超过 Tmax 的前提下,最小的 K 是多少。

1 ≤ N ≤ 10,000,Tmax ≤ 10^6,1 ≤ d(i) ≤ 100,000

思路:

  1. 单调性:K 越大,演出时间 T 越小

    • 如果 K 可以让演出在 Tmax 内完成,那么 K+1、K+2 也可以
    • 单调递增:随着 K 增大,T 单调递减
  2. 二分搜索:使用 min_ok 找到最小的可行 K

  3. 模拟演出:使用小顶堆模拟 K 个同时在舞台上的牛

    • 每次取出最早结束的牛,用下一头牛替换
    • 最终演出时间 = 堆中所有牛完成时间的最大值
import sys
import heapq

sys.stdin = open("cowdance.in", "r")
sys.stdout = open("cowdance.out", "w")

n, t = map(int, input().split())
d = [int(input()) for _ in range(n)]

def fun(k):
    """模拟舞台大小为 k 时的演出时间"""
    show = d[:k]
    heapq.heapify(show)
    for i in range(k, n):
        earliest = heapq.heappop(show)  # 最早结束的牛
        heapq.heappush(show, earliest + d[i])  # 下一头牛上台
    return max(show)  # 最终演出时间

def min_ok(lo, hi, check):
    """查找最小的 x 使得 check(x) = True"""
    hi += 1
    while lo < hi:
        mid = lo + (hi - lo) // 2
        if check(mid):
            hi = mid
        else:
            lo = mid + 1
    return lo

print(min_ok(1, n, lambda k: fun(k) <= t))

关键点:

  • 搜索范围:[1, N](最多 N 头牛同时上台)
  • 单调性:K 越大 T 越小 → 使用 min_ok 找最小可行 K
  • 堆的作用:O(N log K) 时间模拟演出过程

例题 4:Convention 机场接机(min_ok + 贪心验证)

来源:USACO - Convention

有 N 头奶牛到达机场,时间为 t1…tN。有 M 辆大巴,每辆可乘 C 头奶牛。大巴发车时间 = 最后一头乘坐该大巴的奶牛的到达时间。求最大等待时间(发车时间 - 到达时间)的最小值。

N, M ≤ 10^5,C ≤ N,ti ≤ 10^9

思路:

  1. 排序:将奶牛到达时间按升序排列

  2. 问题转化:不直接问”能否用 M 辆大巴在等待时间 X 内完成”,而是问”在等待时间 X 内最少需要多少辆大巴”

  3. 单调性:

    • 如果在等待时间 X 下无法完成,那么更小的 X 也不可能完成
    • 随着 X 增大,所需大巴数单调递减
  4. 验证函数的三种情况(处理每头牛):

    • 添加这头牛会导致第一头牛超过最大等待时间 → 开新大巴
    • 添加这头牛会导致大巴超载 → 开新大巴
    • 可以加入当前大巴 → 直接加入
  5. 二分搜索:使用 min_ok 找到最小的可行 X

def can_arrange(x):
    """检查是否能在最大等待时间 x 内用 M 辆大巴接完所有奶牛"""
    need_bus = 1          # 第一辆大巴
    first_ind = 0         # 当前大巴上第一头牛的索引
    cow_up = 1            # 当前大巴上的牛数量

    for i in range(1, n):
        # 等待时间超限或容量满,新开大巴
        if time[i] - time[first_ind] > x or cow_up == c:
            first_ind = i
            need_bus += 1
            cow_up = 1
        else:
            cow_up += 1

    return need_bus <= m

def min_ok(lo, hi, check):
    """查找最小的 x 使得 check(x) = True"""
    hi += 1
    while lo < hi:
        mid = lo + (hi - lo) // 2
        if check(mid):
            hi = mid
        else:
            lo = mid + 1
    return lo

n, m, c = map(int, input().split())
time = sorted([int(x) for x in input().split()])

ans = min_ok(0, time[-1] - time[0], can_arrange)
print(ans)

关键点:

  • 搜索范围:[0, max_time - min_time]
  • 单调性:X 越大,所需大巴数越少 → 使用 min_ok
  • 复杂度:O(N log N)

未命名
https://mingsm17518.github.io/2026/10/05/算法学习/02_核心算法/二分查找例题/
作者
Ming
发布于
2026年10月5日
更新于
2026年10月5日
许可协议