题目传送门:AGC001F。
题意简述
有一个 (1 sim N) 的排列 (P_1 sim P_N),你可以执行如下操作任意多次:
- 选取两个下标 (i, j)((1 le i < j le N)),还需满足 (j - i ge K) 且 (|P_i - P_j| = 1),然后交换 (P_i) 与 (P_j) 的值。
请问你能得到的字典序最小的排列是什么?请输出它。
- (1 le N le 5 imes {10}^5)。
题解
它给了个排列 (P),然后 (i, j) 两个位置能交换的条件是 (|i - j| ge K) 并且 (|P_i - P_j| = 1)。
这个条件看起来十分的玄妙,考虑 (Q) 为 (P) 的逆置换,那么此时就相当于如果 (|Q_i - Q_{i + 1}| ge K) 你就可以交换位置 (i) 和 ((i + 1))。
看起来舒服多了。我们需要求出字典序最小的 (P),放到 (Q) 上就是要让值为 (1) 的下标尽量靠前((Q_x = 1) 的 (x) 尽量小),以此类推。
然后再考虑 (Q) 中的两个值,如果它们的差小于 (K),那么它们就永远无法交换,也就是顺序就被定死了。
也就是说:对于所有满足 (|u - v| < K) 的 ((u, v)),它们在 (Q) 中出现的相对位置被固定了。
而对于两个排列 (Q, R),我们可以证明如果每一对 ((u, v)) 在 (Q, R) 中的相对位置都相同的话,它们就可以互相转换。限于篇幅不证。
也就是说只要求出满足所有 ((u, v)) 限制的排列即可。再次回到初始排列 (P),重写限制为:
对于所有满足 (|i - j| < K) 的下标 ((i, j)),如果初始时 (P_i < P_j),则最终的排列也必须有 (P_i < P_j),反之亦然。
你可以回去观察一下样例是否满足这个条件,一定是满足的。
然而此时我们需要让 (P_1) 尽量小,在此条件下让 (P_2) 尽量小,以此类推。
可以发现我们把不等号写出来后,整个序列就变成了个 DAG,我们要给予每个点适当的拓扑编号,让拓扑编号的字典序尽量小。
这就变成了一个经典问题。在一般情况下,它的解决方案并不是部分题解所述的:「直接拓扑排序,但每次优先取编号最小的点」。
而是:把所有边反向,然后拓扑排序(也就是倒着拓扑排序),但每次优先取编号最大的点,拓扑编号也从 (N) 往 (1) 编号。
这两种方法是对称的,但是在一般情况下求得的东西并不相同,且第二种才是对的。
无论如何,这张图的边数还是 (mathcal O (N K)) 的,不能显式建图做。我们考虑用数据结构优化这个过程:
任意时刻下,入度为 (0) 的点,即是满足 (P_i) 为在 ((i - K, i + K)) 中(注意是闭区间)的最大值的 (i)。
删除一个点 (i) 就相当于把 (P_i) 改成 (-infty),与此同时会影响到周围 ((i - K, i + K)) 这个区域(闭区间)的连边情况。
那么我们可以用线段树维护这个过程,初始时先查一遍每个点是否入度为 (0),如果是就加入一个大根堆中。
然后每次取出堆顶,删除它然后分别查询 ((i - K, i)) 和 ((i, i + K)) 这两个区域中的最大值编号,检查是否入度为 (0) 入堆。
最后直接输出编号即可,很有趣的一题,时间复杂度为 (mathcal O (N log N))。
最后:之所以前文中第一种「错误」的方法也能 AC,是因为本题中特殊的连边形式:
考虑第一种方法第一次错误编号时:假设是把本应给位置 (k) 的编号给了位置 (j),根据算法流程,此时有 (j < k)。
现在 (j) 的编号减小了,但答案却错了,必是因为 (k) 的编号增大直接或间接导致了某个位置 (i) 的编号不得不增大。此时有 (i < j < k)。
注意到此时 (j) 是无入度的位置中最小的,所以比 (j) 小的位置中如果还有未标号的,一定有 (j) 向其的连边,这是因为:
一直沿 DAG 中的边往回走(删除已编号的点),最终会走到没有入度的点,如果不是 (j) 则中间一定跨过 (j),那时直接到 (j) 即可。
所以一定有:最终答案中,此时未编号的,比 (j) 小的位置,其编号一定大于 (j) 的编号。
所以此时我们如果直接把 (j) 的编号提到 (k) 的编号之前,是完全不影响 (j) 之前的所有点的编号的。
与 (i) 的标号会增大矛盾,Q.E.D.
#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <queue>
const int Inf = 0x3f3f3f3f;
const int MN = 500005, MS = 1 << 20 | 7;
int N, K, P[MN], Ans[MN];
#define li (i << 1)
#define ri (li | 1)
#define mid ((l + r) >> 1)
#define ls li, l, mid
#define rs ri, mid + 1, r
int mxp[MS];
void Build(int i, int l, int r) {
if (l == r) return mxp[i] = l, void();
Build(ls), Build(rs);
mxp[i] = P[mxp[li]] > P[mxp[ri]] ? mxp[li] : mxp[ri];
}
void Del(int i, int l, int r, int p) {
if (l == r) return mxp[i] = 0, void();
p <= mid ? Del(ls, p) : Del(rs, p);
mxp[i] = P[mxp[li]] > P[mxp[ri]] ? mxp[li] : mxp[ri];
}
int Qur(int i, int l, int r, int a, int b) {
if (r < a || b < l) return 0;
if (a <= l && r <= b) return mxp[i];
int v1 = Qur(ls, a, b), v2 = Qur(rs, a, b);
return P[v1] > P[v2] ? v1 : v2;
}
int inq[MN];
std::priority_queue<int> pq;
inline void check(int id) {
if (inq[id]) return ;
if (Qur(1, 1, N, id - K + 1, id + K - 1) == id)
pq.push(id), inq[id] = 1;
}
int main() {
scanf("%d%d", &N, &K);
for (int i = 1; i <= N; ++i) scanf("%d", &P[i]);
P[0] = -Inf;
Build(1, 1, N);
for (int i = 1; i <= N; ++i) check(i);
for (int i = N; i >= 1; --i) {
int u = pq.top(); pq.pop();
Ans[u] = i;
Del(1, 1, N, u);
int pos;
if ((pos = Qur(1, 1, N, u - K + 1, u - 1))) check(pos);
if ((pos = Qur(1, 1, N, u + 1, u + K - 1))) check(pos);
}
for (int i = 1; i <= N; ++i) printf("%d
", Ans[i]);
return 0;
}