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  • 洛谷P4383 [八省联考2018]林克卡特树lct(DP凸优化/wqs二分)

    题目描述

    小L 最近沉迷于塞尔达传说:荒野之息(The Legend of Zelda: Breath of The Wild)无法自拔,他尤其喜欢游戏中的迷你挑战。

    游戏中有一个叫做“LCT” 的挑战,它的规则是这样子的:现在有一个N 个点的 树(Tree),每条边有一个整数边权vi ,若vi >= 0,表示走这条边会获得vi 的收益;若vi < 0 ,则表示走这条边需要支付- vi 的过路费。小L 需要控制主角Link 切掉(Cut)树上的 恰好K 条边,然后再连接 K 条边权为 0 的边,得到一棵新的树。接着,他会选择树上的两个点p; q ,并沿着树上连接这两点的简单路径从p 走到q ,并为经过的每条边支付过路费/ 获取相应收益。

    海拉鲁大陆之神TemporaryDO 想考验一下Link。他告诉Link,如果Link 能切掉 合适的边、选择合适的路径从而使 总收益 - 总过路费最大化的话,就把传说中的大师之剑送给他。

    小 L 想得到大师之剑,于是他找到了你来帮忙,请你告诉他,Link 能得到的 总收益 - 总过路费最大是多少。

    输入输出格式

    输入格式:

    从文件lct.in 中读入数据。

    输入第一行包含两个正整数N; K,保证0 <= K < N <= 3* 10^5105 。

    接下来N - 1 行,每行包含三个整数xi; yi; vi,表示第i 条边连接图中的xi; yi 两点, 它的边权为vi。

    输出格式

    输出到文件lct.out 中。

    输出一行一个整数,表示答案。

    输入输出样例

    输入样例#1: 复制
    5 1
    1 2 3
    2 3 5
    2 4 -3
    4 5 6
    输出样例#1: 复制
    14

    说明

    【样例1 解释】

    一种可能的最优方案为:切掉(2; 4; ?3) 这条边,连接(3; 4; 0) 这条边,选择(p; q) = (1; 5)。

    • 对于10% 的数据,k = 0 ;

    • 对于另外10% 的数据,k = 1 ;

    • 对于另外15% 的数据,k = 2 ;

    • 对于另外25% 的数据,k <= 100 ;

    • 对于其他数据,没有特殊约定。

    对于全部的测试数据,保证有1 <= N <= 3 * 10^5105 ; 1 <= xi; yi <= N; |vi| <= 10^6106 。

    【提示】

    题目并不难。

    当时在考场上,,只会$k=0$还挂了一个点。。

    题目等价于:在树上选择$k+1$条不相交的链,使其权值和最大。

    考虑树形DP(以下的$k$均为$k+1$)

    一个很直观的想法是用$f[i][j]$表示第$i$个节点,子树中选了$j$条链的最大价值。

    但这样是无法转移的,因此我们要考虑到根节点的情况,

    令$f[0/1/2][i][j]$表示$i$号节点的子树中选了$j$条链,根节点不在任何一条链中/作为链的端点/作为两条链的端点的最大值。

    更新的时候分三种情况讨论。

    但是这样复杂度是$O(N*K)$的,考虑继续优化。

    看到这种带$k$限制类的问题,我们尝试wqs二分

    按照套路,我们观察$f$数组在不同的$k$下的最优解,不难发现函数是上凸的。严格证明不会,自己意会一下吧。。

    按照套路,二分一个边权,加到每条边上,我们可以通过控制边权来控制$k$的大小。如果边权都很小,肯定是少选几条链比较优,如果边权比较大,肯定是多选几条优。

    按照套路,如果我们二分到一个边权,在这里恰好选了$k$条链,那么这种选法就是最优的。

    判断的时候不需要枚举$k$,因此DP一遍的复杂度为$O(N)$,总复杂度为$O(NlogV)$

    还有就是这玩意儿二分的边界比较诡异。。。

    // luogu-judger-enable-o2
    // luogu-judger-enable-o2
    #include<cstdio>
    #include<algorithm>
    #include<cstring>
    #include<map>
    #include<vector>
    #define Pair pair<int, int>
    #define int long long 
    const int MAXN = 3 * 1e5 + 1;
    using namespace std;
    inline int read() {
        char c = getchar(); int x = 0, f = 1;
        while(c < '0' || c > '9') {if(c == '-') f = -1; c = getchar();}
        while(c >= '0' && c <= '9') x = x * 10 + c - '0', c = getchar();
        return x * f;
    }
    struct Node {
        int x, y;//x :权值   y:数目 
        bool operator < (const Node &rhs) const {
            return this -> x == rhs.x ? this -> y > rhs.y : this -> x < rhs.x;//tag
        }
        Node operator + (const Node &rhs) const {
            return (Node) {x + rhs.x, y + rhs.y};
        }
        Node operator + (const int &rhs) const {
            return (Node) {x + rhs, y};
        }
    }f[3][MAXN];
    int N, K;
    struct Edge {
        int u, v, w, nxt;
    }E[MAXN << 1];
    int head[MAXN], num = 0;
    inline void AddEdge(int x, int y, int z) {
        E[num] = (Edge) {x, y, z, head[x]};
        head[x] = num++;
    }
    int mid;
    Node Plus(Node a) {
        return (Node){a.x - mid, a.y + 1};
    }
    void dfs(int x, int fa) {
        f[2][x] = max(f[2][x], (Node) {-mid, 1});
        for(int i = head[x]; i != -1; i = E[i].nxt) {
            int v = E[i].v;
            if(v == fa) continue;
            dfs(v, x);
            f[2][x] = max(f[2][x] + f[0][v], Plus(f[1][x] + f[1][v] + E[i].w));//把根与子树连起来,会增加一条链 
            f[1][x] = max(f[1][x] + f[0][v], f[0][x] + f[1][v] + E[i].w);
            f[0][x] = f[0][x] + f[0][v];
            //printf("%d %d %d
    ", f[2][x].x, f[1][x].x, f[0][x].x);
        }
        f[0][x] = max(f[0][x], max(Plus(f[1][x]), f[2][x]));
    }
    main() {
    #ifdef WIN32
        freopen("a.in", "r", stdin);
    #endif  
        memset(head, -1, sizeof(head));
        N = read(); K = read() + 1;
        int l = 0, r = 0;
        for(int i = 1; i < N; i++) {
            int x = read(), y = read(), z = read();
            AddEdge(x, y, z); AddEdge(y, x, z);
            r += abs(z);
        }
        l = -r;
        while(l <= r) {
            mid = (l + r) >> 1;
            memset(f, 0, sizeof(f));
            dfs(1, 0);
            if(f[0][1].y <= K) r = mid - 1;
            else l = mid + 1;
        }
        mid = l; memset(f, 0, sizeof(f));
        dfs(1, 0);
        printf("%lld", f[0][1].x + mid * K);
        return 0;
    }
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