《翻译：对于M个查询，反转给定字符串的范围》
在计算机科学中，字符串操作是基础且重要的技能之一。尤其在处理用户输入、文本解析或数据清洗时，字符串的灵活操作能显著提升程序效率。本文将聚焦一个特定问题：给定一个字符串和M个查询，每个查询指定字符串的起始和结束索引，要求反转这些索引范围内的子串。通过C/C++实现这一功能，我们将深入探讨字符串处理、指针操作以及算法优化的核心技巧。
一、问题定义与输入输出
假设输入为一个长度为N的字符串和M个查询，每个查询包含两个整数L和R（0 ≤ L ≤ R
输入格式通常为：
N M
字符串
L1 R1
L2 R2
...
LM RM
输出格式为：
处理后的字符串
二、基础实现：逐个查询反转
最直观的方法是针对每个查询，直接反转指定范围的子串。C++中可通过双指针法实现子串反转：
#include
#include
using namespace std;
void reverseRange(string &s, int l, int r) {
while (l > N >> M;
string s;
cin >> s;
for (int i = 0; i > l >> r;
reverseRange(s, l, r);
}
cout 此方法时间复杂度为O(M*K)，其中K为每次查询的平均反转长度。若M或K较大（如1e5），该方案可能超时。
三、优化思路：差分数组与延迟反转
直接反转的效率问题源于重复操作。例如，若多个查询覆盖同一区域，多次反转会相互抵消。优化方向是记录每个字符被反转的次数，最终根据奇偶性决定是否实际反转。
差分数组可高效记录区间操作。定义数组diff，其中diff[i]表示从i开始到后续位置的反转次数变化。但字符串反转需处理奇数次反转的净效果，需结合前缀和计算实际反转次数。
改进方案：
- 初始化差分数组diff，大小为N+2。
- 对每个查询(L,R)，执行diff[L]++，diff[R+1]--。
- 计算前缀和得到每个位置的实际反转次数cnt。
- 根据cnt的奇偶性决定是否反转字符。
实现代码：
#include
#include
#include
using namespace std;
int main() {
int N, M;
cin >> N >> M;
string s;
cin >> s;
vector diff(N + 2, 0);
for (int i = 0; i > l >> r;
diff[l]++;
diff[r + 1]--;
}
vector cnt(N, 0);
int current = 0;
for (int i = 0; i 此方法时间复杂度为O(N+M)，适用于大规模数据。但实际字符串反转需更复杂的处理，因字符位置可能因多次反转而变化。
四、完整优化实现：标记反转区间
结合差分数组与实际反转，完整实现如下：
#include
#include
#include
using namespace std;
void applyReverses(string &s, const vector &cnt) {
int n = s.size();
vector toReverse(n, false);
for (int i = 0; i temp(n);
for (int i = 0; i > &queries) {
int N = s.size();
vector diff(N + 2, 0);
for (auto &q : queries) {
int l = q.first, r = q.second;
diff[l]++;
diff[r + 1]--;
}
vector cnt(N, 0);
int current = 0;
for (int i = 0; i res(N);
for (int i = 0; i posMap(N);
for (int i = 0; i > queries) {
int N = s.size();
vector diff(N + 2, 0);
for (auto &q : queries) {
int l = q.first, r = q.second;
diff[l]++;
diff[r + 1]--;
}
vector cnt(N, 0);
int current = 0;
for (int i = 0; i res(N);
for (int i = 0; i pos(N);
for (int i = 0; i > N >> M;
string s;
cin >> s;
vector> queries(M);
for (int i = 0; i > queries[i].first >> queries[i].second;
}
string res = efficientReverse(s, queries);
cout 完整正确实现需结合差分数组与位置映射，以下为精简版：
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
string reverseStringWithQueries(string s, vector> queries) {
int N = s.size();
vector pos(N);
for (int i = 0; i > N >> M;
string s;
cin >> s;
vector> queries(M);
for (int i = 0; i > queries[i].first >> queries[i].second;
}
cout 此方案时间复杂度为O(N+M)，适用于大规模数据。
五、测试与边界条件
测试用例需覆盖以下场景：
- 空字符串或单个字符。
- 查询范围超出字符串长度（需处理或假设输入合法）。
- 重叠查询区间（如(1,3)和(2,4)）。
- 完全覆盖的查询（如(0,N-1)）。
- 大量查询（如M=1e5）。
示例测试：
输入：
6 2
abcdef
1 3
0 5
输出：
fedcba
六、总结与扩展
本文通过逐步优化，从基础的双指针反转到高效的差分数组与位置映射，解决了多查询字符串反转问题。关键点在于：
- 理解字符串反转的直接实现与局限性。
- 利用差分数组记录区间操作，减少重复计算。
- 构建位置映射数组，高效应用所有查询。
扩展方向包括：支持动态插入/删除字符后的查询、处理多维字符串或并行化查询处理。
关键词：字符串反转、多查询处理、C++实现、差分数组、双指针法、位置映射、算法优化
简介：本文探讨如何高效处理M个查询对字符串指定范围的反转操作，通过C++实现基础方法与优化算法，结合差分数组与位置映射技术，解决大规模数据下的性能问题。
