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「FZOI」 Round #76 (Div. 1)

T1 一路向北 south:

首先将题意转化,我们要求出的是两两山峰之间的 “最大瓶颈路”(即路径上最小边最大的路径)。

首先将图缩成若干连通块,之间相邻的连边后,建出“最大生成树”,那么两个点之间的最大瓶颈路就是树上路径。

设连通块个数为 $k$,$k$ 最大为 $n\times m$,我们通过暴力统计两两山峰的最大瓶颈路有了一个 $\mathcal{O(k\log{k} + k^2)}$ 的做法。

考虑如何优化,我们发现在通过 kruskal 生成最大生成树的时候,每条边加进去连接两个连通块,若某个连通块内有没有更新答案的峰,且另外一个连通块的最高峰比它高的时候,就可以更新它的答案。

我们用 vector 存储一个连通块内没有更新答案的点集,然后启发式合并即可,复杂度 $\mathcal{O(k\log{k})}$。

code:

int n, m, cnt, mnt;
int f[2005][2005], t[2005][2005], p[L], ans[L];
bool mou[L];
int dx[] = {0, 0, 1, -1, 1, -1, 1, -1};
int dy[] = {1, -1, 0, 0, 1, -1, -1, 1};
vector<pii> e[L];
vector<pair<int, pii> > edges;
vector<pii> Tans;

bool check(int x, int y) {
    if(x > n || y > m || x < 1 || y < 1) return false;
    return true;
}

void dfs(int x, int y, int id) { 
    t[x][y] = id;
    rep(i, 0, 7) if(check(x + dx[i], y + dy[i]) && f[x][y] == f[x + dx[i]][y + dy[i]] && !t[x + dx[i]][y + dy[i]]) {
        dfs(x + dx[i], y + dy[i], id);
    }
}

namespace Merge {
    vector<int> nds[L];
    int fa[L], siz[L];
    void init() {
        rep(i, 1, cnt) {
            fa[i] = i; if(mou[i]) nds[i].pb(i); siz[i] = 1;
        }
    }
    int getfa(int x) {
        return (x == fa[x]) ? x : (fa[x] = getfa(fa[x])); 
    }
    void merge(int a, int b, int c) {
        a = getfa(a), b = getfa(b);  
        if(siz[a] > siz[b]) swap(a, b);
        if(a == b) return ;
        fa[a] = b; siz[b] += siz[a];
        while(!nds[a].empty() && !nds[b].empty() && p[nds[a][nds[a].size() - 1]] < p[nds[b][0]]) ans[nds[a][nds[a].size() - 1]] = c, nds[a].pop_back();
        while(!nds[a].empty() && !nds[b].empty() && p[nds[b][nds[b].size() - 1]] < p[nds[a][0]]) ans[nds[b][nds[b].size() - 1]] = c, nds[b].pop_back();
        rep(i, 0, signed(nds[a].size() - 1)) nds[b].pb(nds[a][i]);
    }
}

signed main() {
    rd(n, m);    
    rep(i, 1, n) rep(j, 1, m) rd(f[i][j]);
    rep(i, 1, n) rep(j, 1, m) if(!t[i][j]) { dfs(i, j, ++ cnt); p[cnt] = f[i][j]; }
    rep(i, 1, n) rep(j, 1, m) {
        rep(k, 0, 7) {
            int x = i + dx[k], y = j + dy[k]; if(!check(x, y)) continue;
            if(t[x][y] != t[i][j]) e[t[i][j]].pb({t[x][y], min(f[x][y], f[i][j])});
        }
    }
    rep(i, 1, cnt) {
        sort(e[i].begin(), e[i].end());
        e[i].erase(unique(e[i].begin(), e[i].end()), e[i].end());
        for(auto v : e[i]) {
            edges.pb({v.second, {i, v.first}});
        }
    }
    rep(i, 1, cnt) {
        mou[i] = true;
        for(auto v : e[i]) if(p[v.first] > p[i]) mou[i] = false;
        if(mou[i]) mnt ++;
    }
    Merge::init();
    sort(edges.begin(), edges.end(), [](pair<int, pii> a, pair<int, pii> b) { return a.first > b.first; });
    rep(i, 0, signed(edges.size() - 1)) {
        Merge::merge(edges[i].second.first, edges[i].second.second, edges[i].first);
    }
    rep(i, 1, cnt) {
        if(mou[i]) {
            Tans.pb({p[i], ans[i]});
        }
    }
    int T = 0;
    rep(i, 1, cnt) {
        T += Merge::siz[i];
    }
    sort(Tans.begin(), Tans.end(), [](pii a, pii b) { return a > b; } );
    cout << mnt << endl;
    for(auto v : Tans) {
        cout << v.first << ' ' << v.second << '\n';
    }
    return 0;
}

T2 飘移 drift

构造题。

考虑每个点度数较小的情况,不难发现我们可以把边看作边,然后暴力将连接一个点之间的边暴力两两连边,然后跑最短路。

原图:

建图(暴力,我们将边看作点):

但是我们发现这种方法边数可以被卡到 $m^2$ 级别(菊花图)。

考虑如何优化这个过程。

我们发现,一个边往比自己大的边走是需要补代价的,往比自己小的点走不用补代价。

短暂思索后,发现可以将原图上的边按照边权排序,设 A < B < C(边权)。

A 到 C 的代价即为 A 到 B 的代价再加上 B 到 C 的代价。

然后可以构建出下面这张图。

我们对于每个边点的一端都建出一个辅助点,辅助点向第一个比自己大的点连有向边,边权为需补的代价,向比自己第一个小的点连有向边,边权为 0,因为不用补代价。

至此,本题解决,我们需要建 $3 \times m$ 左右个点,以及 $6 \times m$ 条边,然后在上面跑最短路即可。复杂度 $\mathcal O(m\log m)$。

code:

int n, m, cnt, dis[L];

struct node {
    int u, v, w;
} f[L];

vector<pii> nds[L];
vector<pii> e[L];

void dij(int u) {
    dis[u] = inf; priority_queue<pii, vector<pii>, greater<pii> > p; p.push({0, u});
    while(!p.empty()) { auto tp = p.top(); p.pop(); int u = tp.second;
        if(dis[u] != inf) continue;
        dis[u] = tp.first;
        for(auto v : e[u]) {
            if(dis[v.first] == inf) p.push({v.second + dis[u], v.first});
        }
    }
}

signed main() {
    rd(n, m);
    f[1].u = 0, f[1].v = 1, f[1].w = 0;
    rep(i, 2, m + 1) rd(f[i].u, f[i].v, f[i].w);
    f[m + 2].u = n + 1, f[m + 2].v = n, f[m + 2].w = 0;
    cnt = m + 2;
    rep(i, 1, m + 2) {
        e[i].pb({++ cnt, f[i].w});
        e[cnt].pb({i, 0});
        nds[f[i].v].pb({i, cnt});
        e[i].pb({++ cnt, f[i].w});
        e[cnt].pb({i, 0});
        nds[f[i].u].pb({i, cnt});
    } 
    rep(i, 1, n) sort(nds[i].begin(), nds[i].end(), [&](pii a, pii b) { return f[a.first].w < f[b.first].w; }); // 
    rep(i, 1, n) {
        rep(j, 0, signed(nds[i].size()) - 2) {
            e[nds[i][j].second].pb({nds[i][j + 1].second, f[nds[i][j + 1].first].w - f[nds[i][j].first].w});
            e[nds[i][j + 1].second].pb({nds[i][j].second, 0});
        }
    }
    rep(i, 1, cnt) dis[i] = inf; dij(1);
    cout << dis[m + 2] << endl;
    return 0;
}

T3 暗号 signal

一道非常小清新的思维题。

不难发现,我们每次可以选择交换 $xi$ 和 $x{i \times 2}$,以及 $xi$ 和 $x{i \times 2 + 1}$ ,请记住,这两个交换是有序的,即我们只能选择前操作后再选择后操作。

那么这个问题就转化到一个二叉树上,我们每次可以选择按照 bfs 序选择是否与左儿子交换,是否与右儿子交换。

我们接下来分析这个过程,我们设父亲,左儿子,右儿子分别为 $a, b, c$。

若 $a = \min(a, b, c)$,我们显然不会和左儿子和右儿子交换,所以显然是不变的。

若 $b = \min(a, b, c)$,我们显然会和左儿子交换,然后不会和右儿子交换。

若 $c = \min(a, b, c)$,我们显然会和右儿子交换,但是是否第一次与左儿子交换,我们并不知道。

我们设 $w = \min(a, b)$,我们假设将 $w$ 放入左子树,它最终会落到 $p1$ 位置,放入右子树,它最终会落到 $p2$ 位置,若 $p1 < p2$,我们会将 $w$ 放入左子树,否则放入右子树。

考虑正确性,若我们将较大数放入那一边,则 $\min(p1, p2)$ 的字符显然会变大,且我们从当前子树位置到 $\min(p1, p2) - 1$ 的字符是不受影响的。

我们设 $f_{i,j}$ 表示,将 $j$ 放置在 $i$ 位置最后会落到哪里。不难发现,我们对于每个 $i$ 查询的一定是它的祖先的节点,或者它祖先的左或右儿子,我们可以预处理出来,由于在一颗特殊二叉树上,层高是 $\log n$ 级别的,预处理复杂度 $\mathcal O(n\log n)$,贪心复杂度 $\mathcal O(n)$。

当然,我们也可以不预处理,使用 map 进行记忆化,复杂度 $\mathcal O(n\log^2 n)$。

code:

#define mi(a, b, c) min(a, min(b, c))

int n, a[L];
vector<int> nums;
bool ban[L];

map<pii, int> tmp;

int check(int x, int f) {
    if(tmp[{x, f}]) return tmp[{x, f}];
    int l = (x << 1), r = (x << 1 | 1);
    if(l <= n && r <= n) {
        if(f == mi(a[l], a[r], f)) return tmp[{x, f}] = x;
        else if(a[l] == mi(a[l], a[r], f)) return tmp[{x, f}] = check(l, f);
        else { 
            int _x = a[l], _y = f; if(_x > _y) swap(_x, _y);
            int p1 = check(l, _x), p2 = check(r, _x);
            if(p1 < p2) 
                return tmp[{x, f}] = ((_x == f) ? p1 : check(r, f));
            else 
                return tmp[{x, f}] = ((_x == f) ? p2 : check(l, f));
        }
    } else if(l <= n) {
        if(f == min(a[l], f)) return tmp[{x, f}] = x;
        else return tmp[{x, f}] = check(l, f);
    } else {
        return tmp[{x, f}] = x;
    }
}

signed main() {
    rd(n); rep(i, 1, n) rd(a[i]);
    rep(i, 1, n) {
        int l = (i << 1), r = (i << 1 | 1);
        if(l <= n && r <= n) {
            if(a[i] == mi(a[i], a[l], a[r])) continue;
            else if(a[l] == mi(a[i], a[l], a[r])) swap(a[l], a[i]);
            else {
                int x = a[l], y = a[i]; if(x > y) swap(x, y); 
                int p1 = check(l, x), p2 = check(r, x);
                if(p1 < p2) a[i] = a[r], a[l] = x, a[r] = y;
                else a[i] = a[r], a[r] = x, a[l] = y;
            }
        } else if(l <= n) {
            if(a[i] == min(a[i], a[l])) continue;
            else if(a[l] == min(a[i], a[l])) swap(a[l], a[i]);
        }
    }
    rep(i, 1, n) printf("%d%c", a[i], i == n ? '\n' : ' ');
    return 0;
}

T4 不该 none

原来题解写的过于抽象了,现在重构一下,其实重构后也很抽象,大家可以看一下这位大佬写的 题解。如果你想看我原来的抽象题解的话,也可以点这里

首先我们发现,我们可以将第 $i$ 个人需要在 $[l_i, r_i]$ 的小组中转化成,小组要取出恰好 $k$ 个人,满足 $l_j \leq k \leq r_j$,我们可以将 $(l_i, r_i)$ 放置于二维平面上,每次要从一个长方形内取出 $k$ 个点。

对于静态的二维数点问题,我们可以使用主席树完成。

显然,若 $m = 1$,我们可以直接做,由于每天询问之间独立,我们每天二维数点即可。

考虑 $m > 1$,我们将询问 $k_i$ 从小到达排序。

我们发现询问之间可能冲突,即,我在 $k_1$ 时选的点可能在 $k_2$ 查询时也能用上。

那么,我们肯定是每次贪心选择 $y$ 坐标较低的点。

我们假设对于每次询问后,保留如下内容:

$high, q$,分别表示我们此时对于 $x \leq k$ 剩下能选的的最低点,以及我们剩下能选的点的个数。

如果我们存在一段使得 $high_{i - 1} > highi$,我们就将 $high{i - 1}$ 设置为失效状态,这是显然的,因为我这次选择必然将 $high_{i - 1}$ 那个高度点用掉了。那么有效状态的 $high$ 显然是单调的。(如果这段看不大懂可以先看下面几个段,然后回来看)

我们不难发现 $high$ 一定是单调递减的,用单调栈维护。

我们发现如果我们此次查询的 $k > high_{last}$,那么上一次维护的 $q$ 就没必要存在了,设置为失效,我们一直倒退到 $k \leq high$,然后来查询剩下合法数量 $tot$,若 $tot < k$,显然无解,否则,我们尝试找到若干高度尽量低的点。

我们如何找到高度尽量低的点呢?我们发现栈是单调递减的,若我们用栈最后一部分的那个区间能获取出 $k$ 个点,且剩余点的最低位置 $H > high{lst}$,那么显然,我们就用这些了,否则我们可以继续均摊,使得最低高度不用那么高,即我们将最后一段 $< high{lst}$ 且合法的点拿出来,然后合并两段。

code:

int n, T;
int a[L], b[L];
vector<int> e[L];
int k[L];

namespace segment_tree {
    #define mid (l + r >> 1)
    #define lson L, R, l, mid, tree[w].l
    #define rson L, R, mid + 1, r, tree[w].r
    int cnt = 0;
    const int L = 4e7 + 5;
    int root[L];
    struct node {
        int l, r, num;
    } tree[L];
    int clone(int w) {
        int nw = ++ cnt;
        tree[nw] = tree[w];
        return nw;
    }
    void pushup(int w) {
        tree[w].num = tree[tree[w].l].num + tree[tree[w].r].num;
    }
    int modify(int L, int R, int l, int r, int w, int num) {
        w = clone(w);
        if(L <= l && r <= R) { tree[w].num ++; return w; }
        if(R <= mid) tree[w].l = modify(lson, num);
        else if(mid < L) tree[w].r = modify(rson, num);
        else tree[w].l = modify(lson, num), tree[w].r = modify(rson, num);
        pushup(w);
        return w;
    }
    int query(int L, int R, int l, int r, int w) {
        if(L <= l && r <= R) return tree[w].num;
        if(R <= mid) return query(lson);
        else if(mid < L) return query(rson);
        else return query(lson) + query(rson);    
    }
    int build(int l, int r, int w) {
        if(l != r)
            tree[w].l = build(l, mid, ++ cnt), tree[w].r = build(mid + 1, r, ++ cnt), pushup(w);
        else
            tree[w].num = 0;
        return w;
    }
}

using segment_tree::build;
using segment_tree::root;
using segment_tree::modify;
using segment_tree::query;
using segment_tree::tree;

int QueryH(int L, int R, int l, int r, int num) {
    if(l == r) return l;
    if(num > tree[tree[R].r].num - tree[tree[L].r].num) return QueryH(tree[L].l, tree[R].l, l, (l + r >> 1), num - (tree[tree[R].r].num - tree[tree[L].r].num));
    else return QueryH(tree[L].r, tree[R].r, (l + r >> 1) + 1, r, num);
}

int s[L], q[L], high[L];

signed main() {
    n = read();
    rep(i, 1, n) {
        a[i] = read(), b[i] = read();
        e[a[i]].push_back(b[i]);
    }
    root[0] = build(1, n, 0);
    rep(i, 1, n) {
        root[i] = root[i - 1];
        for(auto d : e[i]) root[i] = modify(d, d, 1, n, root[i], 1);
    }
    T = read();
    while(T --) {
        int m = read();
        rep(i, 1, m) k[i] = read();
        sort(k + 1, k + 1 + m);
        int Top = 0;
        rep(i, 1, m) {
            while(high[Top] < k[i] && Top) Top --;
            int tot = query(k[i], n, 1, n, root[k[i]]) - query(k[i], n, 1, n, root[s[Top]]) + q[Top] - k[i];
            if(tot < 0) { 
                puts("0"); 
                goto leave; 
            }
            int H = QueryH(root[s[Top]], root[k[i]], 1, n, tot - q[Top]);
            while(high[Top] < H && Top) Top --, H = QueryH(root[s[Top]], root[k[i]], 1, n, tot - q[Top]);
            Top ++;
            s[Top] = k[i], q[Top] = tot, high[Top] = H;
        }
        puts("1");
        leave:;
    }
    return 0;
}
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五一“欢乐”赛 题解

随机生成树 tree

题目描述

  • 随机生成一棵树,一个节点的父亲为他的真因数之一;
  • 请求出树上节点两两之间的距离和的期望。

题解

Subtask1($n\leq 15$)

暴力搜索每个节点的父亲编号,然后通过换根 dp 求得距离和,与情况总数做比即为答案。

时间复杂度为 $\Theta\left(n\prod\limits_{i=1}^n\left(\sigma_0(i)-1\right)\right)$。

Subtask6($n\leq 3\times 10^5$)

展开答案式。

$$
\begin{aligned}
&\sum_{i}\sum_{j}\texttt{dis}_T(i,j)\\
=&\sum_{i}\sum_{j}\texttt{dep}(i)+\texttt{dep}(j)-\texttt{dep}(\texttt{lca}(i,j))\\
=&\sum_{i}\left(n\times \texttt{dep}(i)+\sum_{j}\texttt{dep}(j)-\texttt{dep}(\texttt{lca}(i,j))\right)\\
=&2n\sum_i\texttt{dep}(i)-\sum_{i}\sum_{j}\texttt{dep}(\texttt{lca}(i,j))
\end{aligned}
$$

我们发现式子分成了两部分,根据期望的线性性,我们可以拆分答案,即

$$\mathbb{E}(\omega(T))=\mathbb{E}\left(2n\sum_i\texttt{dep}(i)\right)-\mathbb{E}\left(\sum_{i}\sum_{j}\texttt{dep}\left(\texttt{lca}(i,j)\right)\right)$$

前面的问题很好处理,不难看出

$$
\begin{aligned}
&\mathbb{E}(2n\sum_i\texttt{dep}(i))\\
=&2n\times\mathbb{E}(\sum_i\texttt{dep}(i))\\
=&2n\sum_i\mathbb{E}(\texttt{dep}(i))
\end{aligned}
$$

然而 $i\neq 1$ 时,有

$$
\mathbb{E}(\texttt{dep}(i))=\frac{\sum_{\texttt{fa}\mid i,\texttt{fa}\neq i}(\texttt{dep}_d)}{\sigma_0(i)-1}
$$

式子的第一部分被轻松解决,下面解决第二部分。

设 $f(\texttt{lca})$ 表示 $\texttt{lca}$ 被作为有序点对 $(i,j)$ 的 $\texttt{lca}$ 的次数。

$$
\begin{aligned}
&\sum_{i}\sum_{j}\texttt{dep}\left(\texttt{lca}(i,j)\right)\\
=&\sum_\texttt{u}\texttt{dep}(\texttt{u})\times\sum_i\sum_j\left[\texttt{lca}(i,j)=\texttt{u}\right]\\
=&\sum_\texttt{u}\texttt{dep}(\texttt{u})\times f_u
\end{aligned}
$$

如果求出了 $f_u$,由于它是与 $\texttt{dep}_u$ 无关的变量,所以我们可以直接乘起来得到答案。

我们可以用容斥原理来解决问题,具体地,对于两个节点 $i,j$ 的 $\texttt{lca}$ 必然有且仅有三种情况:

  • $\texttt{lca}$ 是 $u$ 的祖先;
  • $\texttt{lca}$ 是 $u$;
  • $\texttt{lca}$ 是 $u$ 子树内的点;

不难发现,$\texttt{siz}_u^2$ 恰好包含了下面两种情况,也就是说,我们要求的 $f_u$ 为 $\texttt{siz}_u^2$ 减去第三种情况数,不难发现,它实际上就是

$$\sum_{v\in\texttt{son}_u}f_v$$

也就是说

$$f_u=\texttt{siz}_u^2-\sum_{v\in\texttt{son}_u}f_v$$

到这里,我们处理完了整个式子的展开,最后套上期望的格式,得到

$$
\texttt{siz}_i=1+\frac{\sum_{i\mid u,i\neq u}\texttt{siz}_u}{\sum_{i\mid u,i\neq u}1}
$$

然后枚举 $\texttt{lca}$ 处理即可。

std

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define reg register
typedef long long ll;

const int MAXN=3e5+5;

int n,p;

struct modInt{
    int x;
    inline modInt(reg int x=0):x(x){
        //assert(0<=x&&x<p);
        return;
    }
    inline modInt operator+(const modInt& a)const{
        reg int sum=x+a.x;
        return sum>=p?sum-p:sum;
    }
    inline modInt operator-(const modInt& a)const{
        reg int sum=x-a.x;
        return sum<0?sum+p:sum;
    }
    inline modInt operator-(void)const{
        return modInt(0)-*this;
    }
    inline modInt operator*(const modInt& a)const{
        return 1ll*x*a.x%p;
    }
};

inline modInt fpow(modInt x,reg int exp){
    modInt res=1;
    while(exp){
        if(exp&1)
            res=res*x;
        x=x*x;
        exp>>=1;
    }
    return res;
}

vector<int> V[MAXN];
modInt fac[MAXN],invfac[MAXN],inv[MAXN];
modInt dep[MAXN],f[MAXN],g[MAXN];

int main(void){
    scanf("%d%d",&n,&p);
    for(int i=1;i<=n;++i)
        for(reg int j=i+i;j<=n;j+=i)
            V[j].push_back(i);
    fac[0]=1;
    for(reg int i=1;i<=n;++i)
        fac[i]=fac[i-1]*i;
    invfac[n]=fpow(fac[n],p-2);
    for(reg int i=n-1;i>=0;--i)
        invfac[i]=invfac[i+1]*(i+1);
    inv[0]=1;
    for(reg int i=1;i<=n;++i)
        inv[i]=invfac[i]*fac[i-1];
    for(reg int u=2;u<=n;++u){
        for(int v:V[u])
            dep[u]=dep[u]+dep[v];
        dep[u]=dep[u]*inv[V[u].size()]+1;
    }
    modInt ans=0;
    for(reg int u=n;u>=2;--u){
        static modInt siz[MAXN];
        modInt sum=1;
        siz[u]=1;
        for(reg int v=u+u;v<=n;v+=u){
            siz[v]=0;
            for(int x:V[v/u])
                siz[v]=siz[v]+siz[x*u];
            siz[v]=siz[v]*inv[V[v].size()];
            sum=sum+siz[v];
        }
        f[u]=sum*sum;
        for(reg int v=u+u;v<=n;v+=u)
            f[u]=f[u]-siz[v]*siz[v]*f[v];
        ans=ans+dep[u]*(-f[u]*2+(n<<1)%p);
    }
    printf("%d\n",ans.x);
    return 0;
}

矩形覆盖 cover

题目描述

  • $n$ 块木板拼成的物体,求出把它切割成多个矩形的最小操作次数。

题解

Subtask1($n\leq 5$)

考虑枚举每一条木板之间要不要竖着切割,相邻两木板 $u,d$ 不同时要不要横着切割,求最小值即可。

时间复杂度为 $\Theta(2^{3n})$。

Subtask4($n\leq 500$)

发现题目存在限制,即横着切割的轨迹不能跨越竖着切割的痕迹。

也就是说,竖着切割把整个木板变成了多块子木板,这与动态规划的思想类似,考虑设计 $f_{l,r}$ 为解决 $[l,r]$ 区间木板的最小代价,不难得出

$$
f_{l,r}=\begin{cases}
0&,l=r\\
\min\{\texttt{cut}(l,r),\min_{i=l}^{r-1}\{f_{l,i}+f_{i+1,r}+1\}\}&,l\neq r
\end{cases}
$$

其中 $\texttt{cut}(l,r)$ 表示只用横向切割达成目的,不难用单调栈在 $\Theta(r-l)$ 的时间复杂度内求得。

不难用时间复杂度为 $\Theta(n^3)$ 的区间 dp 解决问题。

Subtask6($n\leq 2\times 10^3$)

不难发现我们可以优化求解 $\texttt{cut}(l,r)$ 的时间复杂度,左端点固定,右端点平移,即可在 $\Theta(n^2)$ 的复杂度内预处理完。

重新设计 dp 状态,设 $f_{i}$ 表示切割 $1\sim i$ 块木板的最小操作次数,那么

$$
f_i=\min\{\texttt{cut}(1,i),\min_{1\leq j < i}\{f_{j}+\texttt{cut}(j+1,i)\}\}
$$

时间复杂度为 $\Theta(n^2)$。

Subtask8($n\leq 5\times 10^5$)

不难发现,一个多边形如果它满足以下两个条件:

  • 所有的边都与坐标轴平行或垂直;
  • 凸,不存在一个内角大于 $\pi$;

它必定是一个矩形。

定义凸出来的角的顶点为凸点,凹进去的角的顶点为凹点。换句话说,我们要通过最小的次数消灭所有的凹点。

一次切割具有性质:切割不可能产生新的凹点,对凹点进行切割要么得到凸点,要么得到直线;

因为我们要消灭所有凹点,所以所有的凹点都要被我们切割一次,为了最优化答案,我们需要用最少的次数连接所有连线与坐标轴平行的凹点对。

因为题目限制中竖着切割会破坏横向切割的路径,也就是说,由于一开始这些操作都是合法的,而它们可能会变得不合法(两个端点变得分属两个多边形),所以在最优方案中,可以先进行这样的操作,只需要保证它们都还是合法的即可。而这等价于每个操作的端点都没有被切开,也就是任意两次操作都不相交。于是,我们的问题变成了求这些操作的最大独立集:两个操作之间有边,当且仅当它们相交。

这种点覆盖区间的最大匹配,我们用贪心法即可解决,用堆和单指针维护即可,时间复杂度 $\Theta(n\log_2n)$。

std

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define reg register
typedef long long ll;
#define getchar() (p1==p2&&(p2=(p1=buf)+fread(buf,1,100000,stdin),p1==p2)?EOF:*p1++)
static char buf[100000],*p1=buf,*p2=buf;
inline int read(void){
    reg char ch=getchar();
    reg int res=0;
    while(!isdigit(ch))ch=getchar();
    while(isdigit(ch))res=10*res+(ch^'0'),ch=getchar();
    return res;
}

const int MAXN=5e5+5;

struct Interval{
    int l,r;
    inline Interval(reg int l=0,reg int r=0):l(l),r(r){
        return;
    }
    inline bool in(reg int x){
        return l<=x&&x<=r;
    }
    inline bool operator<(const Interval& a)const{
        return r<a.r;
    }
    inline bool operator>(const Interval& a)const{
        return r>a.r;
    }
};

inline bool cmp(const Interval& a,const Interval& b){
    return a.l<b.l;
}

int n;
int u[MAXN],d[MAXN];
int cnt,p[MAXN];
int tot;
Interval inv[MAXN<<1];

inline void calc(reg int a[],reg int n){
    reg int top=0;
    static int S[MAXN];
    for(reg int i=1;i<=n;++i){
        if(a[i]==a[i-1])
            continue;
        if(a[i]>a[i-1])
            S[++top]=i-1;
        else{
            while(top&&a[S[top]]>a[i])
                --top;
            if(top&&a[S[top]]==a[i])
                inv[++tot]=Interval(S[top--]+1,i);
        }
    }
    return;
}

int main(void){
    n=read();
    for(reg int i=1;i<=n;++i)
        u[i]=read(),d[i]=read();
    calc(u,n),calc(d,n);
    reg int ans=0;
    for(reg int i=2;i<=n;++i){
        if(u[i]!=u[i-1]&&d[i]!=d[i-1])
            p[++cnt]=i;
        ans+=(u[i]!=u[i-1])+(d[i]!=d[i-1]);
    }
    sort(inv+1,inv+tot+1,cmp);
    priority_queue<Interval,vector<Interval>,greater<Interval>/**/> Q;
    ans-=cnt+tot;
    for(reg int i=1,j=1;i<=cnt;++i){
        while(j<=tot&&inv[j].l<=p[i])
            Q.push(inv[j++]);
        while(!Q.empty()&&Q.top().r<p[i])
            Q.pop();
        if(!Q.empty())
            ++ans,Q.pop();
    }
    printf("%d\n",ans);
    return 0;
}

字串变换 strinq

题目描述

  • 给你一个斐波那契串,查询多点的后缀排名。

题解

Subtask2($n\leq 30$)

考虑直接求出字符串,然后用倍增法求解后缀排名。

时间复杂度 $\Theta(n\texttt{fib}_n)$。

Subtask5($n\leq 10^{18}$)

作为后缀排名问题,显然建后缀数组不现实,自然的想法就是建出 SAM 然后遍历。

考虑这个特殊字符串的 SAM 有没有啥特殊结构。

注意到 $S_n=S_{n−1}S_{n−2}=S_{n−2}S_{n−3}S_{n−2}$。如果 $k=n-3$ 是奇数,那么注意到 $S_{k+1}S_k=S_{k+1}S_{k−1}S_{k−2}=\cdots=S_{k+1}S_{k−1}S_{k−3}\cdots S_4S_2S_1$ 而我们断言,$S_kS_{k+1}=S_{k+1}S_{k−1}S_{k−3}\cdots S_4S_1S_1S_0$。考虑归纳证明,基础情况是显然的。

而若这对于 $k−2$ 成立,则 $S_kS_{k+1}=S_kS_kS_{k−1}=S_kS_{k−1}S_{k−2}S_{k−1}=S_{k+1}S_{k−1}S_{k−3}S_{k−5}\cdots S_4S_1S_1S_0$ 因此,前后这两个部分实际上长得很像,除了最后两位一个是 $S_0S_1$ 一个是 $S_1S_0$ 以外(对于 $k$ 是偶数的情况也是一样的,只不过这两位反过来了而已)。

所以说,如果我们有了 $S_n−1$ 的 SAM,那么要得到 $S_n=S_{n−1}S_{n−2}$ 的 SAM,我们只要在后面拼上 $S_{n−2}$,然后将 $S_{n−1}$ 的倒数第二位与 $S_n$ 的最后一位连边即可。

所以说这个 SAM 的长相非常简单,就是一条主链再加上 $n-2$ 条额外的边。同时,其终态就是所有的 $S_n,S_{n−2},S_{n−4},\cdots,S_{n\bmod{2}}$ 对应的点。所以说,我们只要 $3n$ 个状态即可。

这样我们就得到了一个 $\Theta(n)$ 的做法。为了优化,注意到我们的询问 $i_j\leq 10^{18}$, 所以只要保留最后 $\Theta(\log i_j)$ 个状态即可。具体保留多少个可以简单的确定:把输入离 线,然后一边建 SAM 一边算从每个状态开始,可以得到多少个不同的后缀。如果这个值超过了所有输入的 $i_j$ 的最大值,那么就不建了即可。时间复杂度为 $\Theta(q\log i_j)$。不过当 $n$ 很小的情况需要暴力构造,但当 $n$ 这么小的时候直接求出所有后缀排序即可,没必要对每个 $n$ 都手动构造一遍 SAM。

std

#include <algorithm>
#include <cstdio>
#include <vector>
#include <string>
#include <tuple>
using ll = long long;
std::pair<ll, ll> get_fib(ll n, ll MOD)
{
    if (!n)
        return std::make_pair(0, 1);
    ll x, y;
    if (n & 1)
    {
        std::tie(x, y) = get_fib(n - 1, MOD);
        return std::make_pair(y, (x + y) % MOD);
    }
    else
    {
        std::tie(x, y) = get_fib(n >> 1, MOD);
        return std::make_pair((y * 2 - x + MOD) * x % MOD,
                              (x * x + y * y) % MOD);
    }
}

ll qry[500005];
void solve_small(int n, int q, int MOD)
{
    static std::string fib[] = {"b", "a", "ab", "aba", "abaab"};
    std::string str = fib[n];
    std::vector<std::string> suf;
    for (int i = 0; i < str.size(); i++)
        suf.push_back(str.substr(i));
    std::sort(suf.begin(), suf.end());
    for (int i = 0; i < q; i++)
        printf("%d%c", (str.size() - suf[qry[i] - 1].size() + 1) % MOD, " \n"[i + 1 == q]);
}

struct Node
{
    int trans[2];
    ll len[2], ways;
    bool is_end;
} node[305];
int main()
{
    ll n, MOD;
    int q;
    scanf("%lld%d", &n, &q);
    for (int i = 0; i < q; i++)
        scanf("%lld", qry + i);
    scanf("%lld", &MOD);
    if (n <= 4)
    {
        solve_small(n, q, MOD);
        return 0;
    }

    for (int i = 0; i < 300; i++)
    {
        node[i].trans[0] = node[i].trans[1] = -1;
        node[i].len[0] = node[i].len[1] = 0;
        node[i].ways = 0;
        node[i].is_end = false;
    }
    ll bound = *std::max_element(qry, qry + q), m = n;
    int tot = 0;
    while (m >= 5)
    {
        node[tot].is_end = (m & 1) == (n & 1);
        if (tot)
        {
            node[tot].trans[0] = tot - 1;
            node[tot].len[0] = get_fib(m - 1, MOD).second - 2;
        }
        if (m & 1) // ba
        {
            if (tot)
            {
                node[tot + 2].trans[0] = tot - 2;
                node[tot + 2].len[0] = 1;
            }
            node[tot + 2].trans[1] = tot + 1;
            node[tot + 2].len[1] = 1;
            node[tot + 1].trans[0] = tot;
            node[tot + 1].len[0] = 1;
        }
        else // ab
        {
            if (tot)
            {
                node[tot + 2].trans[1] = tot - 2;
                node[tot + 2].len[1] = 1;
            }
            node[tot + 2].trans[0] = tot + 1;
            node[tot + 2].len[0] = 1;
            node[tot + 1].trans[1] = tot;
            node[tot + 1].len[1] = 1;
        }
        for (int i = 0; i < 3; i++)
        {
            node[tot + i].ways = node[tot + i].is_end;
            for (int c = 0; c < 2; c++)
            {
                if (~node[tot + i].trans[c])
                    node[tot + i].ways += node[node[tot + i].trans[c]].ways;
            }
        }
        if (node[tot].ways >= bound && (m & 1 ^ 1))
            break;
        tot += 3;
        m--;
    }
    if (node[tot].ways < bound || (m & 1))
    {
        // Small ones
        if (n & 1 ^ 1)
            node[tot].is_end = node[tot + 3].is_end = true;
        else
            node[tot + 2].is_end = node[tot + 4].is_end = true;
        node[tot + 5].trans[1] = tot + 3;
        node[tot + 5].len[1] = 1;
        node[tot + 2].trans[1] = tot - 2;
        node[tot + 2].len[1] = 1;
        node[tot + 4].trans[0] = tot + 1;
        node[tot + 4].len[0] = 1;
        const std::string str = "abaaba";
        for (int i = 0; i <= 5; i++)
        {
            int c = str[5 - i] - 'a';
            node[tot + i].trans[c] = tot + i - 1;
            node[tot + i].len[c] = 1;
        }
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            node[tot + i].ways = node[tot + i].is_end;
            for (int c = 0; c < 2; c++)
            {
                if (~node[tot + i].trans[c])
                    node[tot + i].ways += node[node[tot + i].trans[c]].ways;
            }
        }
        tot += 5;
        m = 0;
    }
    ll fib = get_fib(n, MOD).second, pre = 0;
    if (m)
    {
        pre = get_fib(m, MOD).second;
        ll x = m / 2 - 1;
        pre = (pre - get_fib(x * 2 + 1, MOD).second + 1 + MOD) % MOD;
    }
    for (int i = 0; i < q; i++)
    {
        ll ans = fib, rk = qry[i];
        if (n & 1)
        {
            if (m && rk == 1)
                ans--;
            else
                ans -= pre;
            if (m)
                rk--;
        }
        else
        {
            if (rk <= m / 2 - 2)
            {
                ans -= get_fib(rk * 2 + 2, MOD).second;
                ans += get_fib(rk * 2 + 1, MOD).second - 1;
                rk = 0;
            }
            else
            {
                rk -= std::max(0ll, m / 2 - 2);
                ans -= pre;
            }
        }
        for (int u = tot; rk; )
        {
            rk -= node[u].is_end;
            if (!rk)
                break;
            int x = node[u].trans[0], y = node[u].trans[1];
            if (~x && node[x].ways >= rk)
            {
                ans -= node[u].len[0];
                u = x;
            }
            else
            {
                if (~x)
                    rk -= node[x].ways;
                ans -= node[u].len[1];
                u = y;
            }
        }
        printf("%lld%c", (ans % MOD + MOD + 1) % MOD, " \n"[i + 1 == q]);
    }
    return 0;
}
Posted in: QuestOJ 比赛题解

「FZOI」OI 寒假赛 #12 Div.1 – 题解

A - 幼儿园

这道题的来源是 CF Div.2 D,只有 20 多个人过了。我在比赛的时候差点把这题写出来,然后因为一些玄学错误彻底 GG。

无疑,这是正常比赛中最难的题。但是这道题并不难想:我们可以把多个线段的端点提取出来,然后做一次「线段剖分」。如下图所示:

Posted in: QuestOJ 比赛题解

「FZOI」OI 寒假赛 #1 Div.1 – 题解

A - 资本家 kal0rona

我们可以考虑把每个员工的前缀收益放在折线图上进行考虑:一条折线从$(1, 0)$出发,在$(x, y)$向上走就是给第$x$个员工发钱,上升高度就是发钱数量。最后,把老板当作第$n + 1$个员工即可。可以发现,因为这个是前缀收益,所以最后我们会走到$(n + 1, m)$,我们只需要算从$(1, 0)$到$(n + 1, m)$的不降路径数即可,也就是${n + m \choose m}$。

Posted in: QuestOJ 比赛题解

「FZOI」OI 周赛 #1 Div.1 – 题解

致歉

由于准备的比较仓促,所以这次周赛组题上出现了一些问题,并对受影响的选手表示道歉。

题解

A - 回旋旅行

显然是一个 Hamilton 路径,设置状态$dp[stat][j]$来进行转移即可。

B - 模拟赛水题

这道题的原题是 CF1257E。考虑对于当前三个序列的每一个序列都在值域上做一个前缀和,记为$prefix_1[i], prefix_2[i], prefix_3[i]$。考虑枚举值域上的两个断点$i, j$,那么操作次数则为:$prefix_1[n] - prefix_1[i] + prefix_3[j] + prefix_2[i] + prefix_2[n] - prefix_2[j]$。这样做$\Theta(n^2)$次,取最小值即可拿到答案,可以得到 60 分。

那么正解是啥?我们发现式子中有两项可以放在一起来算:$prefix_3[j] - prefix_2[j], i < j$。我们只要考虑让这个部分最小即可让当前选中$i$的决策下值最小。做个后缀最小值即可。

C - 彩灯

这道题的出题人为长沙市雅礼中学的 Wearry。以下是他的原题解:

<hr >

子区间之间只有相互包含和不交的关系,因此它们的包含关系会构成一棵树。

首先考虑一个暴力的解法,
记 $f[i][j]$ 表示在 $i$ 为根的子树中点被覆盖的最多次数为 $j$ 的最优答案,
转移的时候首先将所有子树的答案直接合并,然后考虑点 $i$ 的贡献:

$$
f[i][j] = \max\{f[i][j], f[i][j-1] + a[i]\}
$$

不难发现可以维护 $f[i]$ 的差分表,
则 $f[i]$ 的差分表一定单调,
则合并子树相当于将差分表对应相加,
点 $i$ 的贡献则相当于将 $a[i]$ 按照大小顺序插入差分表。

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