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  • 线段树杂题选胡

    无特殊情况默认 (a) 为序列,(n) 为序列长度,(m) 是操作数。

    无特殊情况默认 (n,mleq 10^5)

    T1

    区间乘 (-1),询问区间最大子段和。

    线段树维护区间最大/小的前缀/后缀/最大字段,乘 (-1) 的时候交换一下即可。

    T2

    楼房重建,单点修改,区间询问有多少个位置上的数是前缀最大(或者可以理解为前缀单调栈大小)。

    考虑楼房重建的那个pushup的方式也可以合并两个大小不相等的区间。

    那么区间询问把询问到的这 log 个节点提出来pushup到一起即可知道答案。

    T3

    有一个序列 (a),每个点为 ((c,x,y)),代表 ((x,y)) 有一个颜色为 (c) 的点。

    支持单点修改和区间询问颜色普通且曼哈顿距离最大一对点的距离。

    (|x_1-x_2|+|y_1-y_2|) 每个绝对值都有四种可能性,所以等价于四种情况取个 (max)

    举例 (x_1-x_2+y_1-y_2=(x_1+y_1)-(x_2+y_2)),其他的维护方法类似。

    维护区间 (w_i=x_i+y_i) 的最大值/次大值/最小值/次小值及其颜色,保证最大值和次大值以及最小值和次小值颜色不一样,正常线段树做就行,合并的时候分类讨论一下。

    T4

    单点修改,区间询问最小不能组成的数,计算复杂度默认 (a)(n) 同阶,仅为常数上差距。

    原题:19 ICPC 徐州 H

    考虑全局询问贪心的过程,是从小到大排序,维护一个 (s) 代表 ([0,s]) 中的值都能表示出来,每次扫到一个 (a_i),那么 ([0,s]) 每个数加上 (a_i) 就是 ([a_i,s+a_i]),如果 (a_ileq s+1),则这两个区间就能拼起来,所以 (a_ileq s+1) 的时候 (s o s+a_i),否则的话 (s+1) 这个值就不能被表示出来了,直接返回答案。

    进而,可以维护一个权值线段树,每次查询权值在 ([0,s+1]) 中所有数的总和,如果没有数则返回 (s+1),否则让 (s) 加上这些和,这个过程和上面的排序贪心是等价的。

    发现如果不会返回 (s+1) 的话,那么每次 (s) 一定能加上 (geq pre+1) 的值,其中 (pre) 是上次的 (s),这样子过程就是 (log a) 的。

    这样区间询问直接主席树,带修外面套个树状数组。复杂度是三个log。

    两个log做法:值域分成log段,每段是 ([2^i,2^{i+1})),对于每个段,以原序列为下标,只考虑值域在这个段里面的数建一棵线段树,查询是每个段都会有 (O(log n)) 次查询,一次查询复杂度是 (O(log n)),修改只在对应值域段的线段树修改即可,所以查询复杂度单次 (O(log^2 n)),修改是 (O(log n)),时间复杂度 (O(nlog a+mlog nlog a))

    T7

    题意:求最长区间使得加入 (k) 个数后 sort 后最后为一个公差为 (d) 的等差数列。多解输出 (l) 最小的答案。

    (n,kleq 2 imes 10^5,0leq dleq 10^9)

    • (d=0) 的情况特判一下,找最长的值都相同的段即可

    • (d eq 0) 的情况:

    是公差为 (d) 等差数列需要满足两个条件:

    • (mod d) 相同;
    • 值两两不同。

    可以单独处理每个极长的同余的段,然后分开处理:

    先都整除一下 (d),问题都转化成处理公差 (d)(1) 的情况。

    这个区间合法要求 (max-min+1-(R-L+1)leq k),枚举 (r) 统计最小的 (l) 使得:

    • ([L,R]) 内元素无重复;

    • (max-min+1-(R-L+1)leq k)

    其中 (max)/(min) 为区间 ([L,R]) 的最大/小值

    无重复的条件很好做,记录一下每个值上次出现的位置,然后记录一下 (l) 的下界 (T)

    (w_L=max(L,R)-min(L,R)+L)

    ([T+1,R]) 中最左的 (L) 使得 (w_Lleq k+R),假如我们可以快速维护 (w) ,就可以解决这个问题。

    怎样维护 (w)

    注意 (max(L,R)) 是递减的,(min) 也类似。(max(L,R)) 可以维护一个单调栈,栈中的每个点都代表一段区间,它们的 (max(L,R)) 是这个栈中的这个元素。那么每次弹出的时候修改这个区间的 (w) 即可。

    操作是区间加减,需要支持的查询为区间最左侧小于等于某个数的位置,这是个经典问题,记录一下区间最小值即可。

    均摊下来复杂度是对的,操作数仅有 (mathcal{O}(n)) 个。

    实现上有几个小细节,对于每个同余段重新建一棵大小为这个段长度的树,如果每次都 (mathcal{O}(n)) 建树,复杂度是错误的。(a_i) 有负数,提前全加上 (10^9) 转化成非负数,不影响答案。

    综上所述,我们完美的解决了这个问题,时间复杂度 (O(nlog n))

    //Code by do_while_true
    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #include<map>
    template <typename T> T Max(T x, T y) { return x > y ? x : y; }
    template <typename T> T Min(T x, T y) { return x < y ? x : y; }
    template <typename T>
    T &read(T &r) {
    	r = 0; bool w = 0; char ch = getchar();
    	while(ch < '0' || ch > '9') w = ch == '-' ? 1 : 0, ch = getchar();
    	while(ch >= '0' && ch <= '9') r = (r << 3) + (r <<1) + (ch ^ 48), ch = getchar();
    	return r = w ? -r : r;
    }
    const int N = 200010;
    const int INF = 0x7fffffff;
    int n, k, d;
    int a[N];
    std::map<int, int>pre; 
    #define tl tree[x].l
    #define tr tree[x].r
    #define ls tree[x].lson
    #define rs tree[x].rson
    int trnt;
    struct SGT {
    	int l, r, sum, mn, tag, lson, rson;
    }tree[N << 1];
    inline void pushup(int x) { tree[x].mn = Min(tree[ls].mn, tree[rs].mn); }
    inline void pushdown(int x) {
    	if(tree[x].tag) {
    		int &p = tree[x].tag;
    		tree[ls].mn += p; tree[rs].mn += p;
    		tree[ls].tag += p; tree[rs].tag += p;
    		p = 0; 
    	}
    }
    int build(int l, int r) {
    	int x = ++trnt; tl = l; tr = r;
    	tree[x].mn = tree[x].tag = tree[x].lson = tree[x].rson = 0;
    	if(l == r) return x;
    	ls = build(l, (l + r) >> 1); rs = build(tree[ls].r+1, r);
    	return x;
    }
    void modify(int x, int l, int r, int v) {
    	if(tree[x].l >= l && tree[x].r <= r) {
    		tree[x].mn += v;
    		tree[x].tag += v;
    		return ;
    	}
    	pushdown(x);
    	int mid = (tr + tl) >> 1;
    	if(mid >= l) modify(ls, l, r, v);
    	if(mid < r) modify(rs, l, r, v);
    	pushup(x); 
    }
    int query(int x, int l, int r, int v) {
    	if(tree[x].mn > v) return INF;
    	if(tl >= l && tr <= r) {
    		if(tl == tr) return tl;
    		pushdown(x); int sumq = 0;
    		if(tree[ls].mn <= v) sumq = query(ls, l, r, v);
    		else sumq = query(rs, l, r, v);
    		pushup(x);
    		return sumq;
    	}
    	pushdown(x);
    	int mid = (tl + tr) >> 1, sumq;
    	if(r <= mid) sumq = query(ls, l, r, v);
    	else if(l > mid) sumq = query(rs, l, r, v);
    	else {
    		sumq = query(ls, l, r, v);
    		if(sumq == INF) sumq = query(rs, l, r, v);
    	}
    	pushup(x);
    	return sumq;
    }
    #undef tl
    #undef tr
    #undef ls
    #undef rs
    int L[N], R[N], bcnt, ansl = 1, ansr = 1;
    int st1p[N], st1x[N], top1;
    int st2p[N], st2x[N], top2;
    int down;
    signed main() {
    //	freopen("in.txt", "r", stdin);
    	read(n); read(k); read(d);
    	if(!d) {
    		for(int i = 1; i <= n; ++i) read(a[i]);
    		int l = 1;
    		for(int i = 2; i <= n; ++i) {
    			if(a[i] != a[i-1]) {
    				if(i - l > ansr - ansl + 1) ansl = l, ansr = i-1;
    				l = i;
    			}
    		}
    		printf("%d %d
    ", ansl, ansr);
    		return 0;
    	}
    	for(int i = 1; i <= n; ++i) read(a[i]), a[i] += 1000000000;
    	L[bcnt = 1] = 1;
    	for(int i = 2; i <= n; ++i) {
    		if(a[i] % d != a[i-1] % d) {
    			R[bcnt] = i-1;
    			L[++bcnt] = i;
    		}
    	}
    	R[bcnt] = n;
    	for(int i = 1; i <= bcnt; ++i) {
    		if(R[i] - L[i] == 0) continue ;
    		int nowl = 1, nowr = 0;
    		pre.clear();
    		top1 = top2 = 0; trnt = 0; down = 1;
    		build(1, R[i] - L[i] + 1);
    		for(int j = L[i]; j <= R[i]; ++j) a[j] /= d;
    		for(int j = L[i]; j <= R[i]; ++j) {
    			if(pre[a[j]]) down = Max(down, pre[a[j]]-L[i]+2);
    			pre[a[j]] = j;
    			while(top1 && st1x[top1] <= a[j]) modify(1, st1p[top1-1]+1, st1p[top1], -st1x[top1]), --top1;
    			while(top2 && st2x[top2] >= a[j]) modify(1, st2p[top2-1]+1, st2p[top2], st2x[top2]), --top2;
    			st1x[++top1] = a[j]; st1p[top1] = j-L[i]+1;
    			st2x[++top2] = a[j]; st2p[top2] = j-L[i]+1;
    			modify(1, st1p[top1-1]+1, st1p[top1], st1x[top1]);
    			modify(1, st2p[top2-1]+1, st2p[top2], -st2x[top2]);
    			modify(1, j-L[i]+1, j-L[i]+1, j);
    			int pl = query(1, down, j-L[i]+1, k+j);
    			if(pl != INF && j - (pl+L[i]-1) + 1 > nowr - nowl + 1) nowl = pl+L[i]-1, nowr = j;
    		}
    		if(nowr - nowl + 1 > ansr - ansl + 1) ansl = nowl, ansr = nowr; 
    	}
    	printf("%d %d
    ", ansl, ansr);
    	return 0;
    } 
    

    T8

    多组询问序列区间相差最小的两个数的差。

    (n,mleq 2 imes 10^5)

    暴力可以莫队然后搞个set,复杂度 (O(n^{1.5}log n))

    枚举 (R),维护左端点对应的答案。

    To be continued

    T9

    给定 (n),定义 (work(x,y)) 等于在 ([1,n]) 的线段树上队 ([x,y]) 进行区间询问后访问到的点的个数。

    给定 (L,R) ,求 (work(i,j)) 的和,其中 (Lleq ileq jleq R)

    线段树代表 ([L,R]) 的节点被 (work(x,y)) 统计到的重要条件是:

    • ([L,R],[x,y]) 有交

    • ([faL,faR]) 不被 ([x,y]) 包含

    推一下式子发现是个二次函数,这样可以 (O(Qn)) 做,但是可以不用遍历所有的线段树的节点,直接区间查询,然后如果当前区间被完全包含于,子树是可以一起算的,提前把那个二次函数做个子树和即可。这样复杂度就是 (O(Qlog n)) 的了。

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