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  • [BZOJ]3110 K大数查询(ZJOI2013)

      这大概是唯一一道小C重写了4次的题目。

      姿势不对的树套树(Fail) → 分块(Fail) → 整体二分(Succeed) → 树套树(Succeed)。

      让小C写点心得静静。

    Description

      有N个位置,M个操作。操作有两种,每次操作如果是1 a b c的形式表示在第a个位置到第b个位置,每个位置加入一个数c。如果是2 a b c形式,表示询问从第a个位置到第b个位置,第C大的数是多少。

    Input

      第一行N,M。
      接下来M行,每行形如1 a b c或2 a b c。

    Output

      输出每个询问的结果

    Sample Input

      2 5
      1 1 2 1
      1 1 2 2
      2 1 1 2
      2 1 1 1
      2 1 2 3

    Sample Output

      1
      2
      1

    HINT

      N,M<=50000,N,M<=50000
      a<=b<=N
      1操作中abs(c)<=N
      2操作中c<=Maxlongint

     

    Solution

      这道题让小C见识了整体二分的妙用,它是一种离线做法。

      整体二分的思想就是二分答案。以单次询问的区间K大为例,我们可以二分答案,通过统计比当前二分出的答案大的数的个数,与K比较,决定缩小或是增大答案。

      而对于多次询问,我们整体二分所有询问的答案,对于每个询问,我们都通过比较,来决定它们应该进入小的那一半,还是大的那一半。

      而对于每个修改,我们也要判断它会对哪个区间的答案产生影响,来决定它应该进入哪一半。

      要注意,任何时候,每个询问和修改之间的相对顺序都不能变。

      这样的时间复杂度为什么是科学的呢?我们脑补一下:

        

      动态询问的本质就是边修改边询问的过程,对于每次修改,我们用数据结构维护要统计的信息。(这是一句废话)

      因为有数据结构的存在,时间复杂度才是科学的。(还不理解的读者请将这一行无视,继续往下看)

      What?还需要数据结构?那我要整体二分何用?我咋不大力树套树呢?

      整体二分当然不是白写的。原来树套树要维护的是,值域区间[L,R]内,数组的信息,需要二维。

      而整体二分时,我们只需要维护 当前 二分的值域区间[L,R]内,数组的信息,只需要一维。

      因为做完 当前 这段值域区间内的事情后,这棵线段树/平衡树就彻底没用了,因为关于它的所有事情都做完了,清空就行。(理解了再往下看吧)

      这就巧妙利用离线做法将数据结构降维,空间和时间(常数)上都有很大的提升。

      最后证明一下时间复杂度:对于每个询问和修改,我们都在二分答案的 log 个区间内做了一遍,总时间复杂度

      当然具体实现还有一些细节,还不理解的可以参见小C的代码。

      说说这道题的题解:

        树套树:以值域为第一维,以数组下标为第二维,第二维维护区间和。对于每个询问,像二分答案一样在第一维上走到底。

        整体二分:离线,把树套树做法降维。

      整体二分:

    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    #include <algorithm>
    #define l(a) son[a][0]
    #define r(a) son[a][1]
    #define MN 50005
    #define ll long long
    using namespace std;
    struct meg{int g,x,y,z,pos,gs;}q[MN],q1[MN],q2[MN];
    int son[MN<<2][2],tg[MN<<2],din,rt;
    int ans[MN],n,m,ain;
    ll t[MN<<2];
    
    inline int read()
    {
        int n=0,f=1; char c=getchar();
        while (c<'0' || c>'9') {if(c=='-')f=-1; c=getchar();}
        while (c>='0' && c<='9') {n=n*10+c-'0'; c=getchar();}
        return n*f;
    }
    
    inline void mark(int &x,int L,int R,int z)
    {
        if (!x) {x=++din; l(x)=r(x)=t[x]=tg[x]=0;}
        t[x]+=1LL*z*(R-L+1); tg[x]+=z;
    }
    inline void down(int x,int L,int R)
    {
        if (!tg[x]) return;
        int mid=L+R>>1;
        mark(l(x),L,mid,tg[x]); mark(r(x),mid+1,R,tg[x]);
        tg[x]=0;
    }
    
    ll getsum(int x,int L,int R,int ql,int qr)
    {
        if (!x) return 0;
        if (ql==L&&qr==R) return t[x];
        down(x,L,R);
        int mid=L+R>>1;
        if (qr<=mid) return getsum(l(x),L,mid,ql,qr);
        else if (ql>mid) return getsum(r(x),mid+1,R,ql,qr);
        else return getsum(l(x),L,mid,ql,mid)+getsum(r(x),mid+1,R,mid+1,qr);
    }
    void add(int &x,int L,int R,int ql,int qr)
    {
        if (!x) {x=++din; l(x)=r(x)=t[x]=tg[x]=0;}
        if (ql==L&&qr==R) {mark(x,ql,qr,1); return;}
        down(x,L,R);
        int mid=L+R>>1;
        if (qr<=mid) add(l(x),L,mid,ql,qr);
        else if (ql>mid) add(r(x),mid+1,R,ql,qr);
        else add(l(x),L,mid,ql,mid),add(r(x),mid+1,R,mid+1,qr);
        t[x]=t[l(x)]+t[r(x)];
    }
    
    void work(int L,int R,int hd,int tl)
    {
        if (hd>tl) return;
        register int i;
        if (L==R) {for (i=hd;i<=tl;++i) if (q[i].g==2) ans[q[i].pos]=L; return;}
        int mid=L+R>>1,p1=0,p2=0;
        ll lt;
        rt=din=0;
        for (i=hd;i<=tl;++i)
        {
            if (q[i].g==1)
            {
                if (q[i].z>mid) add(rt,1,n,q[i].x,q[i].y),q2[++p2]=q[i];
                else q1[++p1]=q[i];
            }
            else if (q[i].g==2)
            {
                lt=getsum(rt,1,n,q[i].x,q[i].y);
                if (lt+q[i].gs>=q[i].z) q2[++p2]=q[i];
                else q[i].gs+=lt,q1[++p1]=q[i];
            }
        }
        for (i=1;i<=p1;++i) q[hd+i-1]=q1[i];
        for (i=1;i<=p2;++i) q[hd+p1+i-1]=q2[i];
        work(L,mid,hd,hd+p1-1); work(mid+1,R,hd+p1,tl);
    }
    
    int main()
    {
        register int i;
        n=read(); m=read();
        for (i=1;i<=m;++i) {q[i].g=read(); q[i].x=read(); q[i].y=read(); q[i].z=read(); if (q[i].g==2) q[i].pos=++ain;}
        work(-n,n,1,m);
        for (i=1;i<=ain;++i) printf("%d
    ",ans[i]);
    }

      树套树:

    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    #include <algorithm>
    #define l(a) (a<<1)
    #define r(a) (a<<1|1)
    #define L(a) (son[a][0])
    #define R(a) (son[a][1])
    #define TMN 15000005
    #define MN 50005
    #define ll long long
    using namespace std;
    ll t[TMN];
    int son[TMN][2],tg[TMN],rt[MN<<3],din;
    int n,m;
    
    inline int read()
    {
        int n=0,f=1; char c=getchar();
        while (c<'0' || c>'9') {if(c=='-')f=-1; c=getchar();}
        while (c>='0' && c<='9') {n=n*10+c-'0'; c=getchar();}
        return n*f;
    }
    
    ll Tgetsum(int x,int L,int R,int ql,int qr)
    {
        if (!x) return 0;
        if (ql==L&&qr==R) return t[x];
        int mid=L+R>>1;
        ll lt=1LL*tg[x]*(qr-ql+1);
        if (qr<=mid) return lt+Tgetsum(L(x),L,mid,ql,qr);
        else if (ql>mid) return lt+Tgetsum(R(x),mid+1,R,ql,qr);
        else return lt+Tgetsum(L(x),L,mid,ql,mid)+Tgetsum(R(x),mid+1,R,mid+1,qr);
    }
    void Tadd(int &x,int L,int R,int ql,int qr)
    {
        if (!x) x=++din;
        if (ql==L&&qr==R) {++tg[x]; t[x]+=(ll)R-L+1; return;}
        int mid=L+R>>1;
        if (qr<=mid) Tadd(L(x),L,mid,ql,qr);
        else if (ql>mid) Tadd(R(x),mid+1,R,ql,qr);
        else Tadd(L(x),L,mid,ql,mid),Tadd(R(x),mid+1,R,mid+1,qr);
        t[x]=t[L(x)]+t[R(x)]+1LL*tg[x]*(R-L+1);
    }
    
    int getk(int x,int L,int R,int z,int yl,int yr)
    {
        if (L==R) return L;
        ll lt;
        int mid=L+R>>1;
        if ((lt=Tgetsum(rt[r(x)],1,n,yl,yr))<z) return getk(l(x),L,mid,z-lt,yl,yr);
        else return getk(r(x),mid+1,R,z,yl,yr);
    }
    void add(int x,int L,int R,int q,int yl,int yr)
    {
        Tadd(rt[x],1,n,yl,yr);
        if (L==R) return;
        int mid=L+R>>1;
        if (q<=mid) add(l(x),L,mid,q,yl,yr);
        else add(r(x),mid+1,R,q,yl,yr);
    }
    
    int main()
    {
        register int g,x,y,z;
        n=read(); m=read();
        while (m--)
        {
            g=read(); x=read(); y=read(); z=read();
            if (g==1) add(1,-n,n,z,x,y);
            else if (g==2) printf("%d
    ",getk(1,-n,n,z,x,y));
        }
    }

    Last Word

      说说前两次打这题的惨痛经历吧:

      第一次树套树把(相对于正解)第一维和第二维搞反了,导致空间爆炸。

      第二次分块,脑补了一个时间和空间都是O(n*sqrt(n)*log(n))的做法(权值线段树+替罪羊树瞎写),空间还是爆炸。

      两次做法的思路都是二分答案,而且都把数组下标看作是第一维。

      不过所幸打的这几次都没怎么需要Debug。打得挺爽。

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