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  • @loj


    @description@

    2045 年,人类的技术突飞猛进,已经找到了进行时空旅行的方法。小 R 得到了一台时空旅行仪,他想用它调查不同时空中人类的发展状况。

    根据平行时空理论,宇宙中存在着很多独立的时空,每个时空在下一个时间点还会分化出若干个不同的时空。宇宙是一个三维空间,人类使用空间直角坐标系来描述空间中的一个位置,三维坐标分别是 x,y,z。

    我们假设在初始的时空(编号为 0)中,人类存在于地球上(地球的坐标为 (0,0,0)),其他的时空都是从一个现有的时空发展而来的。一个时空发生一个时间之后会发展成为另外一个时空(原来的时空不发生任何变化)。会影响小 R 的时间包括两类:

    人类殖民了一个新的星球,该星球的状态变成“已被殖民”。
    人类放弃了一个已被殖民的星球,该星球的状态变成“未被殖民”。

    每次进行时空旅行时,小 R 会先选定一个时空。在这个时空中,人类已经殖民了一些星球。小 R 只要到达该时空中任意一个已被殖民的星球,就能调查人类的发展状况。

    小 R 的时空旅行仪出现了一些问题,调整 x 坐标的按钮坏掉了,因此到达点的 x 坐标被固定了(每次旅行的 x 坐标值可能不同)。与此同时,他仍能任意调整到达点的 y 坐标和 z 坐标。

    这个问题大大增大了小 R 的花费:因为时空旅行没有花费,但在太空中航行却需要花钱;同时,在不同星球进行调查也可能会产生不同的费用。

    假设小 R 将时空旅行的终点设为 A,他要进行调查的星球为 B:如果 A 与 B 的欧几里得距离为 d,那么他太空航行的花费就是 d^2;又如果星球 B 上进行调查的费用为 c,那么小 R 此次调查的总花费就是 d^2 + c。

    现在给定小 R 每次旅行到达的时空以及时空旅行仪上固定的 x 坐标值,请你计算出小 R 每次旅行完成调查的最小总花费。

    原题传送门。

    @solution@

    首先不难发现 y, z 都是来唬你的,其实代价函数为 (xi - x0)^2 + ci;接着你发现代价函数是个明显的斜率优化。

    考虑一个点的影响范围:它第一次被加入的位置对应的子树 T,扣掉它被删除的位置集合 S 对应的子树集合 Ts。
    可以用 dfs 序把影响范围拆解成若干区间。如果该点被删除了 x 次,则会产生最多 x + 1 个区间。

    注意到一个树点恰好对应增/删一次,所以拆解出来的区间总数是 O(n) 的。

    那么问题转化成:首先区间加点,然后单点询问凸包。
    如果我们把 dfs 序看成从左往右的时间轴,则可以变成凸包加/删点,给定斜率进行询问。
    凸包并不能删点(李超线段树也不行),所以考虑一个不用能把删除去掉辅助的算法,比如线段树分治(当然这一步并不是必需的转化,你可以直接联想到线段树)。

    使用线段树分治后,线段树上每一个结点有着若干点以及若干询问。
    如果使用在每个结点内部使用 O(nlogn) 的算法,总复杂度为 O(nlog^2n)。

    考虑在最外层排好序后再插入到线段树中,这样最终线段树上每一个结点内部的点集与询问都是有序的,直接单调队列可以做到 O(n)。
    因此总复杂度 O(nlogn)。

    @accepted code@

    #include <cstdio>
    #include <vector>
    #include <algorithm>
    using namespace std;
    
    const int MAXN = 500000;
    const double INF = 1E18;
    
    typedef long long ll;
    
    ll ans[MAXN + 5]; int n, m;
    
    struct point{
    	ll x, y; point() {}
    	point(ll _x, ll _y) : x(_x), y(_y) {}
    	friend bool operator < (const point &a, const point &b) {
    		return (a.x == b.x ? a.y < b.y : a.x < b.x);
    	}
    };
    struct query{
    	ll k; int id, pos; query() {}
    	query(ll _k, int _i) : k(_k), id(_i) {}
    	friend bool operator < (const query &a, const query &b) {
    		return a.k < b.k;
    	}
    }b[MAXN + 5];
    struct node{
    	int l, r; point p; node() {}
    	node(int _l, int _r, point _p) : l(_l), r(_r), p(_p) {}
    	friend bool operator < (const node &a, const node &b) {
    		return a.p < b.p;
    	}
    }a[2*MAXN + 5]; int acnt;
    
    #define lch (x << 1)
    #define rch (x << 1 | 1)
    int le[4*MAXN + 5], ri[4*MAXN + 5];
    vector<int>v1[4*MAXN + 5], v2[4*MAXN + 5];
    void build(int x, int l, int r) {
    	le[x] = l, ri[x] = r;
    	if( l == r ) return ;
    	int m = (l + r) >> 1;
    	build(lch, l, m), build(rch, m + 1, r);
    }
    void insert(int x, int l, int r, int k) {
    	if( r < le[x] || l > ri[x] )
    		return ;
    	if( l <= le[x] && ri[x] <= r ) {
    		v1[x].push_back(k);
    		return ;
    	}
    	insert(lch, l, r, k), insert(rch, l, r, k);
    }
    void add(int x, int p, int k) {
    	v2[x].push_back(k);
    	if( le[x] == ri[x] ) return ;
    	int m = (le[x] + ri[x]) >> 1;
    	add(p <= m ? lch : rch, p, k);
    }
    point que[MAXN + 5];
    double slope(point a, point b) {
    	if( a.x == b.x )
    		return a.y < b.y ? INF : -INF;
    	else return 1.0 *(a.y - b.y) / (a.x - b.x);
    }
    void get(int x) {
    	int s = 1, t = 0;
    	for(int i=0;i<v1[x].size();i++) {
    		point p = a[v1[x][i]].p;
    		if( s <= t && que[t].x == p.x && que[t].y == p.y ) continue;
    		while( s < t && slope(que[t - 1], que[t]) >= slope(que[t], p) )
    			t--;
    		que[++t] = p;
    	}
    	for(int i=0;i<v2[x].size();i++) {
    		int id = b[v2[x][i]].id; ll k = b[v2[x][i]].k;
    		while( s < t && slope(que[s], que[s + 1]) <= k )
    			s++;
    		if( s <= t ) ans[id] = min(ans[id], que[s].y - k*que[s].x + k*k);
    	}
    }
    void solve(int x) {
    	get(x);
    	if( le[x] == ri[x] ) return ;
    	solve(lch), solve(rch);
    }
    
    
    int x[MAXN + 5]; ll c[MAXN + 5];
    point pnt(int i) {
    	return point(2*x[i], 1LL*x[i]*x[i] + c[i]);
    }
    
    struct edge{
    	int to; edge *nxt;
    }edges[MAXN + 5], *adj[MAXN + 5], *ecnt = edges;
    void addedge(int u, int v) {
    	edge *p = (++ecnt);
    	p->to = v, p->nxt = adj[u], adj[u] = p;
    }
    bool type[MAXN + 5]; int id[MAXN + 5], fa[MAXN + 5];
    int dfn[MAXN + 5], tid[MAXN + 5], dcnt;
    int nw[MAXN + 5];
    void dfs(int x) {
    	tid[x] = dcnt, dfn[dcnt++] = x;
    	if( !type[x] ) nw[id[x]] = tid[x];
    	else a[++acnt] = node(nw[id[x]], tid[x] - 1, pnt(id[x]));
    	for(edge *p=adj[x];p;p=p->nxt) {
    		dfs(p->to);
    	}
    	if( !type[x] ) a[++acnt] = node(nw[id[x]], dcnt - 1, pnt(id[x]));
    	else nw[id[x]] = dcnt;
    }
    
    int readi() {
    	int x = 0, f = 1; int ch = getchar();
    	while( (ch != '-') && (ch > '9' || ch < '0') ) ch = getchar();
    	if( ch == '-' ) f = -1, ch = getchar();
    	while( '0' <= ch && ch <= '9' ) x = 10*x + ch - '0', ch = getchar();
    	return x * f;
    }
    ll readl() {
    	ll x = 0; int ch = getchar();
    	while( ch > '9' || ch < '0' ) ch = getchar();
    	while( '0' <= ch && ch <= '9' ) x = 10*x + ch - '0', ch = getchar();
    	return x;
    }
    void write(ll x) {
    	if( !x ) return ;
    	write(x / 10);
    	putchar(x % 10 + '0');
    }
    int main() {
    	freopen("travel.in", "r", stdin);
    	freopen("travel.out", "w", stdout);
    	
    	n = readi(), m = readi(), c[0] = readl(), type[0] = id[0] = 0;
    	for(int i=1;i<n;i++) {
    		type[i] = readi(), fa[i] = readi(), id[i] = readi();
    		if( type[i] == 0 )
    			x[id[i]] = readi(), readi(), readi(), c[id[i]] = readl();
    		addedge(fa[i], i);
    	}
    	build(1, 0, n - 1), dfs(0);
    	sort(a + 1, a + acnt + 1);
    	for(int i=1;i<=acnt;i++)
    		insert(1, a[i].l, a[i].r, i);
    	for(int i=1;i<=m;i++) {
    		int s = readi(), x0 = readi();
    		ans[i] = INF, b[i] = query(x0, i), b[i].pos = tid[s];
    	}
    	sort(b + 1, b + m + 1);
    	for(int i=1;i<=m;i++)
    		add(1, b[i].pos, i);
    	solve(1);
    	for(int i=1;i<=m;i++)
    		write(ans[i]), puts("");
    }
    

    @details@

    没事儿不要在这种大数据范围情况下用 vector。

    第一次直接存点和询问用 vector 结果 MLE 了,后来改成存点和询问的编号虽然 AC 了,但是常数还是比较大。

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