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  • [NOI2014]购票 --- 斜率优化 + 树形DP + 数据结构

    [NOI2014]购票

    题目描述

    今年夏天,NOI在SZ市迎来了她30周岁的生日。

    来自全国 n 个城市的OIer们都会从各地出发,到SZ市参加这次盛会。

    全国的城市构成了一棵以SZ市为根的有根树,每个城市与它的父亲用道路连接。

    为了方便起见,我们将全国的 n 个城市用 1 到 n 的整数编号。其中SZ市的编号为 1。

    对于除SZ市之外的任意一个城市 v,我们给出了它在这棵树上的父亲城市 fv 以及到父亲城市道路的长度 sv。

    从城市 v 前往SZ市的方法为:选择城市 v 的一个祖先 a,支付购票的费用,乘坐交通工具到达 a。

    再选择城市 a 的一个祖先 b,支付费用并到达 b。以此类推,直至到达SZ市。

    对于任意一个城市 v,我们会给出一个交通工具的距离限制 lv。

    对于城市 v 的祖先 a,只有当它们之间所有道路的总长度不超过 lv 时,从城市 v 才可以通过一次购票到达城市 a,否则不能通过一次购票到达。

    对于每个城市 v,我们还会给出两个非负整数 pv,qv 作为票价参数。

    若城市 v 到城市 a 所有道路的总长度为 d,那么从城市 v 到城市 a 购买的票价为 d * pv+qv。

    每个城市的OIer都希望自己到达SZ市时,用于购票的总资金最少。

    你的任务就是,告诉每个城市的OIer他们所花的最少资金是多少。

     

    输入输出格式

    输入格式:

    第 1 行包含2个非负整数 n,t,分别表示城市的个数和数据类型(其意义将在后面提到)。

    输入文件的第 2 到 n 行,每行描述一个除SZ之外的城市。

    其中第 v 行包含 5 个非负整数 f_v,s_v,p_v,q_v,l_v,分别表示城市 v 的父亲城市,它到父亲城市道路的长度,票价的两个参数和距离限制。

    请注意:输入不包含编号为 1 的SZ市,第 2 行到第 n 行分别描述的是城市 2 到城市 n。

     

    输出格式:

    输出包含 n-1 行,每行包含一个整数。

    其中第 v 行表示从城市 v+1 出发,到达SZ市最少的购票费用。

    同样请注意:输出不包含编号为 1 的SZ市。

     

    输入输出样例

    输入样例#1:
    7 3 
    1 2 20 0 3 
    1 5 10 100 5 
    2 4 10 10 10 
    2 9 1 100 10 
    3 5 20 100 10 
    4 4 20 0 10 
    
    输出样例#1:
    40 
    150 
    70 
    149 
    300 
    150

    说明

    从每个城市出发到达 SZ的路线如下(其中箭头表示一次直达):

    城市 2:只能选择 2 → 1,花费为 2 × 20 + 0 = 40。

    城市 3:只能选择 3 → 1,花费为 5 × 10 + 100 = 150。 城 市 4 : 由 于 4 + 2 =6 ≤ l4 = 10,故可以选择 4 →1。

    若选择 4 → 1,花费为 (4 +2) × 10 + 10 = 70 ; 若选 择 4 → 2 → 1,则花费为 (4 ×10 + 10) + (2 × 20 + 0) =90;因此选择 4 → 1。

    城市 5:只能选择 5 →2 → 1 , 花费为 (9 × 1 +100) + (2 × 20 + 0) = 149;无法选择 5 → 1,因为 l5 =10,而城市 5 到城市 1 总路程为 9 + 2 = 11 > 5,城市 5 不能直达城市 1。

    城市 6:若选择 6 → 1,花费为 (5 + 5) × 20 + 100 = 300;若选择 6 → 3 →1,花费为 (5 × 20 + 100) + (5 × 10 + 100) = 350;因此选择 6 → 1。

    城市 7:选择 7 → 4 → 1,花费为 (4 × 20 + 0) + ((4 + 2) × 10 + 10) = 150;

    其他方案均比该方案差。

     

    数据规模

     

     

    首先,你要学会DP

    记(dp(i))表示(i)节点到达首都的最小费用

    那么,有转移方程:

    (dp(i)=min(dp(j)+p(i)*dis(i,j)+d(i)))

    考虑转化成斜率优化:

    记(dep(i))表示(i)节点到根的深度

    (dp(i)=dp(j)+p(i)*(dep(i)-dep(j))+d(i))

    (dp(i)=dp(j)+p(i)*dep(i)-p(i)*dep(j)+d(i))

    (dp(j)=p(i)*dep(j)+dp(i)-d(i)-p(i)*dep(i))

    那么,现在就是一个斜率优化的式子了。

    其中,(x)是(dep(j)),单调递增

    其中,(k)是(p(i)),没有任何单调性

    只不过题目中有(l(i))这个距离限制。

    嗯。。。。怎么办?

     

    凸包是不支持删除的。

    因此我们要另辟蹊径。

     

    做法一:

    树链剖分

    直接上树剖后,发现每次查询的凸包都对应原树中的一条链。

    那么,我们让树剖后的线段树区间(l...r)中存下点(dfn[l]...dfn[r])所形成的凸包。

    对于每个点,每次会查到(log n)条重链,每次重链要查询(log n)个区间,每次区间中在凸包上三分需要(log n)的时间

    因此,总耗时(O(n* (log n)^{3}))

    过不去,不存在的,树剖这种东西怎么可能想卡就卡!!!

    补充:常数优化:

    每次线段树中的凸包合并时,因为一个区间的所有元素没有都被访问过时,就一定不会查到这段区间。

    因此,可以选择在左右两个子区间的所有元素都被访问过时,选择(O(n))的合并凸包

     

    时间复杂度:(O(n*(log n)^{3}))

    空间复杂度:(O(n* log n))

     

    做法二:

    可持久化线段树+平衡树

    树剖的理论复杂度过不去???

    如果你真的对理论复杂度有需求,那么不妨来听下以下做法。

    发现,其实我们只需要对当前(dfs)链维护一棵线段树,这样子,查询的复杂度能降到(O((log n)^{2}))

    但是,为了避免元素过多(也可以说发现父亲的元素同自己变化不大),因此可以用可持久化来维护。

     

    时间复杂度:(O(n* (log n)^{2}))

    空间复杂度:(O(n *(log n)^{2}))

     

    做法三:

    可持久化线段树+单调队列

    树套树常数大??

    没关系,这题有一个非常重要的特殊性质:(x)单增

    因此,我们只需要一个单调队列就可以表示一个凸包了。

    具体而言,可以选择用线段树来实现这个队列。

    然而,这题还有特殊性:链都是父亲来的,也就是说我们只需要访问特定的版本。

    对于上个版本,我们只需要记录新插入的点替代了谁。

    当然这样子,插入时要二分插入的位置。

     

    时间复杂度:(O(n* (log n)^{2}))

    空间复杂度:(O(n * log n))

     

    做法四:

    点分治+可持久化平衡树

    首先套一个点分,思考点分内部干什么。

    很自然地,想到把祖先所在的链找出来,更新下面所有的子树。

    为什么正确呢?

    证明一下两个结论:

    1.所有祖先节点优先被更新

    这准确来说并不是一个结论,但它告诉我们,先递归祖先所在的子树,再处理自己

    2.一个点可以被所有的祖先更新

    如果当前分治结构还有祖先没法更新,那么这些祖先会在下层分治结构中成为更新点从而更新当前节点。

    因此,点分是没有问题的。

    如何满足限制?

    把所有的祖先建出一棵可持久化平衡树,在上面查询即可。

    做法五:

    点分治+CDQ分治

    把上面的可持久化平衡树用CDQ分治来替代即可

    做法六:

    点分治+三分

    把所有凸包按顺序加入,所有点按顺序在上面三分

    代码在此

    做法七:

    点分治+乱搞

    莫名其妙的乱搞。

    复杂度最坏(O(n^{2})),不知为何能过,而且很快。。。

    代码在此

    分治算法的时间复杂度为(O(n * (log n)^{2}))

    空间复杂度为(O(n))

    是最优的复杂度

    补充:

    当你的算法涉及(O(n))建凸包时,请小心处理斜率的关系

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/reverymoon/p/8946078.html
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