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  • 【BZOJ5020】[LOJ2289]【THUWC2017】在美妙的数学王国中畅游

    咕咕咕?咕咕咕!

    题意:

    Description

    数字和数学规律主宰着这个世界。

    机器的运转,

    生命的消长,

    宇宙的进程,

    这些神秘而又美妙的过程无不可以用数学的语言展现出来。

    这印证了一句古老的名言:

    “学好数理化,走遍天下都不怕。”

    学渣小R被大学的数学课程虐得生活不能自理,微积分的成绩曾是他在教室里上的课的最低分。然而他的某位陈姓室友却能轻松地在数学考试中得到满分。为了提升自己的数学课成绩,有一天晚上(在他睡觉的时候),他来到了数学王国。

    数学王国中,每个人的智商可以用一个属于 [0,1]的实数表示。数学王国中有 n 个城市,编号从 0 到 n−1 ,这些城市由若干座魔法桥连接。每个城市的中心都有一个魔法球,每个魔法球中藏有一道数学题。每个人在做完这道数学题之后都会得到一个在 [0,1] 区间内的分数。一道题可以用一个从 [0,1] 映射到 [0,1]的函数 f(x) 表示。若一个人的智商为 x ,则他做完这道数学题之后会得到 f(x)分。函数 f有三种形式:

        正弦函数 sin(ax+b) (a∈[0,1],b∈[0,π],a+b∈[0,π])

        指数函数 e^(ax+b) (a∈[−1,1],b∈[−2,0],a+b∈[−2,0])

        一次函数 ax+b (a∈[−1,1],b∈[0,1],a+b∈[0,1]

    数学王国中的魔法桥会发生变化,有时会有一座魔法桥消失,有时会有一座魔法桥出现。但在任意时刻,只存在至多一条连接任意两个城市的简单路径(即所有城市形成一个森林)。在初始情况下,数学王国中不存在任何的魔法桥。

    数学王国的国王拉格朗日很乐意传授小R数学知识,但前提是小R要先回答国王的问题。这些问题具有相同的形式,即一个智商为 x 的人从城市 u 旅行到城市 v(即经过 u 到 v 这条路径上的所有城市,包括 u和 v )且做了所有城市内的数学题后,他所有得分的总和是多少。

    Input

    第一行两个正整数 n,m 和一个字符串 type 。

    表示数学王国中共有 n 座城市,发生了 m 个事件,该数据的类型为 type 。 

    typet 字符串是为了能让大家更方便地获得部分分,你可能不需要用到这个输入。

    其具体含义在【数据范围与提示】中有解释。

    接下来 n 行,第 i 行表示初始情况下编号为 i 的城市的魔法球中的函数。

    一个魔法用一个整数 f表示函数的类型,两个实数 a,b 表示函数的参数,若

        f=1,则函数为 f(x)=sin(ax+b)(a∈[0,1],b∈[0,π],a+b∈[0,π])

        f=2,则函数为 f(x)=e^(ax+b)(a∈[−1,1],b∈[−2,0],a+b∈[−2,0])

        f=3,则函数为 f(x)=ax+b(a∈[−1,1],b∈[0,1],a+b∈[0,1])

    接下来 m行,每行描述一个事件,事件分为四类。

        appear u v 表示数学王国中出现了一条连接 u 和 v 这两座城市的魔法桥 (0≤u,v<n,u≠v) ,保证连接前 u和 v 这两座城市不能互相到达。

        disappear u v 表示数学王国中连接 u 和 v 这两座城市的魔法桥消失了,保证这座魔法桥是存在的。

        magic c f a b 表示城市 c 的魔法球中的魔法变成了类型为 f ,参数为 a,b 的函数

        travel u v x 表示询问一个智商为 x 的人从城市 u 旅行到城市 v 

    (即经过 u到 v 这条路径上的所有城市,包括 u 和 v )后,他得分的总和是多少。

     若无法从 u 到达 v ,则输出一行一个字符串 unreachable。

    1≤n≤100000,1≤m≤200000

    Output

    对于每个询问,输出一行实数,表示得分的总和。

    Hint

    【小R教你学数学】

    若函数$f(x)$的$n$阶导数在$[a,b]$区间内连续,则对$f(x)$在$x_0(x_0∈[a,b])$处使用$n$次拉格朗日中值定理可以得到带拉格朗日余项的泰勒展开式:

    $$f(x)=f(x_0)+frac{f^{'}(x_0)(x-x_0)}{1!}+frac{f^{''}(x_0)(x-x_0)^2}{2!}+cdots +frac{f^{(n-1)}(x_0)(x-x_0)^{n-1}}{(n-1)!}+frac{f^{(n)}(xi)(x-x_0)^n}{n!}$$

    $$x∈[a,b]$$

    其中,当$x>x_0$时,$xi∈[x_0,x]$。当$x<x_0$时,$xi∈[x,x_0]$

    $f^{(n)}$表示函数$f$的$n$阶导数

    题解:

    提示直接告诉你做法啊……

    LCT维护操作谁都会,主要是维护这三个函数的值;

    首先根据提示把三个函数分别泰勒展开,若干项之后误差就会很小,实测取十五位就可以满足精度要求;

    考虑询问,要求的实际上就是$sumlimits_{i∈<u,v>}F(x)$(其中$x$表示那个人的智商);

    因此$x$是一个定值,泰勒展开式里每一项的$frac{(x-x_0)^i}{i!}$可以直接提取出来,LCT维护每个点子树中所有函数的0到15阶导之和,计算答案时再乘回去就行了;

    具体实现我选了在$x=1/2$处展开;

    时间复杂度$O(15nlogn)$,常数略大

    代码:

      1 #include<algorithm>
      2 #include<iostream>
      3 #include<cstring>
      4 #include<cstdio>
      5 #include<cmath>
      6 #include<queue>
      7 #define inf 2147483647
      8 #define eps 1e-9
      9 using namespace std;
     10 typedef long long ll;
     11 typedef double db;
     12 const double pi=acos(-1.0);
     13 const double e=pow(2,1/log(2));
     14 struct node{
     15     int fa,rev,son[2];
     16     db s[15];
     17 }t[500001];
     18 int n,m,x,y,top,st[100001],f[100001];
     19 db ans,k,t1,t2,a[100001],b[100001];
     20 char ty[15];
     21 void updata(int u){
     22     if(f[u]==1){
     23         t[u].s[0]=sin(a[u]*.5+b[u]);
     24         t[u].s[1]=cos(a[u]*.5+b[u])*a[u];
     25         for(int i=2;i<15;i++){
     26             t[u].s[i]=-t[u].s[i-2]*(a[u]*a[u]);
     27         }
     28     }else if(f[u]==2){
     29         t[u].s[0]=pow(e,a[u]*.5+b[u]);
     30         for(int i=1;i<15;i++){
     31             t[u].s[i]=t[u].s[i-1]*a[u];
     32         }
     33     }else{
     34         t[u].s[0]=a[u]*.5+b[u];
     35         t[u].s[1]=a[u];
     36         for(int i=2;i<15;i++)t[u].s[i]=0;
     37     }
     38     for(int i=0;i<15;i++){
     39         t[u].s[i]+=t[t[u].son[0]].s[i]+t[t[u].son[1]].s[i];
     40     }
     41 }
     42 bool ntrt(int u){
     43     return t[t[u].fa].son[0]==u||t[t[u].fa].son[1]==u;
     44 }
     45 bool sn(int u){
     46     return t[t[u].fa].son[1]==u;
     47 }
     48 void getr(int u){
     49     swap(t[u].son[0],t[u].son[1]);
     50     t[u].rev^=1;
     51 }
     52 void pushr(int u){
     53     if(t[u].rev){
     54         if(t[u].son[0])getr(t[u].son[0]);
     55         if(t[u].son[1])getr(t[u].son[1]);
     56         t[u].rev=0;
     57     }
     58 }
     59 void rotate(int u){
     60     int f=t[u].fa,ff=t[f].fa,ch=sn(u),cf=sn(f);
     61     if(ntrt(f))t[ff].son[cf]=u;
     62     t[f].son[ch]=t[u].son[ch^1];
     63     t[t[f].son[ch]].fa=f;
     64     t[u].son[ch^1]=f;
     65     t[f].fa=u;
     66     t[u].fa=ff;
     67     updata(f);
     68     updata(u);
     69 }
     70 void splay(int u){
     71     st[top=1]=u;
     72     for(int nw=u;ntrt(nw);nw=t[nw].fa)st[++top]=t[nw].fa;
     73     while(top)pushr(st[top--]);
     74     for(;ntrt(u);rotate(u)){
     75         int f=t[u].fa;
     76         if(ntrt(f)){
     77             rotate(sn(u)^sn(f)?u:f);
     78         }
     79     }
     80 }
     81 void access(int u){
     82     for(int nw=0;u;nw=u,u=t[u].fa){
     83         splay(u);
     84         t[u].son[1]=nw;
     85         updata(u);
     86     }
     87 }
     88 void mkroot(int u){
     89     access(u);
     90     splay(u);
     91     getr(u);
     92 }
     93 void split(int u,int v){
     94     mkroot(u);
     95     access(v);
     96     splay(v);
     97 }
     98 void link(int u,int v){
     99     mkroot(u);
    100     t[u].fa=v;
    101 }
    102 void cut(int u,int v){
    103     split(u,v);
    104     t[u].fa=t[v].son[0]=0;
    105     updata(v);
    106 }
    107 int getroot(int u){
    108     access(u);
    109     splay(u);
    110     while(t[u].son[0]){
    111         pushr(u);
    112         u=t[u].son[0];
    113     }
    114     return u;
    115 }
    116 int main(){
    117     scanf("%d%d%s",&n,&m,ty);
    118     for(int i=1;i<=n;i++){
    119         scanf("%d%lf%lf",&f[i],&a[i],&b[i]);
    120     }
    121     for(int i=1;i<=m;i++){
    122         scanf("%s",ty);
    123         if(ty[0]=='a'){
    124             scanf("%d%d",&x,&y);
    125             x++,y++;
    126             link(x,y);
    127         }else if(ty[0]=='d'){
    128             scanf("%d%d",&x,&y);
    129             x++,y++;
    130             cut(x,y);
    131         }else if(ty[0]=='m'){
    132             scanf("%d",&x);
    133             x++;
    134             mkroot(x);
    135             scanf("%d%lf%lf",&f[x],&a[x],&b[x]);
    136             updata(x);
    137         }else{
    138             scanf("%d%d%lf",&x,&y,&k);
    139             x++,y++;
    140             if(getroot(x)!=getroot(y))puts("unreachable");
    141             else{
    142                 ans=0;
    143                 t1=t2=1;
    144                 split(x,y);
    145                 for(int i=0;i<15;i++){
    146                     ans+=t[y].s[i]*t2/t1;
    147                     t1*=(i+1);
    148                     t2*=(k-.5);
    149                 }
    150                 printf("%.8e
    ",ans);
    151             }
    152         }
    153     }
    154     return 0;
    155 }
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