• P3203 [HNOI2010]弹飞绵羊 —— 懒标记?分块?LCT?...FAQ orz


    好久没写博客了哈,今天来水一篇。_(:з」∠)_

    题目 :弹飞绵羊(一道省选题)

    题目描述

    某天,Lostmonkey发明了一种超级弹力装置,为了在他的绵羊朋友面前显摆,他邀请小绵羊一起玩个游戏。游戏一开始,Lostmonkey在地上沿着一条直线摆上n个装置,每个装置设定初始弹力系数ki,当绵羊达到第i个装置时,它会往后弹ki步,达到第i+ki个装置,若不存在第i+ki个装置,则绵羊被弹飞。绵羊想知道当它从第i个装置起步时,被弹几次后会被弹飞。为了使得游戏更有趣,Lostmonkey可以修改某个弹力装置的弹力系数,任何时候弹力系数均为正整数。

    输入输出格式

    输入格式:
    第一行包含一个整数n,表示地上有n个装置,装置的编号从0到n-1。

    接下来一行有n个正整数,依次为那n个装置的初始弹力系数。

    第三行有一个正整数m,

    接下来m行每行至少有两个数i、j,若i=1,你要输出从j出发被弹几次后被弹飞,若i=2则还会再输入一个正整数k,表示第j个弹力装置的系数被修改成k。

    输出格式:
    对于每个i=1的情况,你都要输出一个需要的步数,占一行。

    输入输出样例

    输入样例#1:
    4
    1 2 1 1
    3
    1 1
    2 1 1
    1 1

    输出样例#1:
    2
    3
    说明

    对于20%的数据n,m<=10000,对于100%的数据n<=200000,m<=100000

    分块艹法

    分析(1)

    首先,本人拿到这篇题目的时候脑子是没有转过来的。那时候我在想什么呢?。。。对,当我们修改了某个点的k值之后,那么这个操作对于后面的点来说是没有丝毫的影响的,但却会使其前面的指向它的节点造成影响(因为一开始我没用分块嘛,直接用了一个比较暴力的思想:ans存答案,来做这道题的),于是乎觉得这样做太暴力,然后就弄了个懒标记和染色(但是有点复杂的样子于是乎挂了)。然后就直接一个朴素的懒标记骗了个50,TLE 五个点。

    代码如下。

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    const int M=2e5+100;
    inline int read(){
    	int x=0; char c=getchar();
    	while(!isdigit(c)) c=getchar();
    	for(;isdigit(c);c=getchar()) x=x*10+c-'0';
    	return x;
    }
    int n,m,tag;
    int k[M],ans[M];
    inline void dfs(int to){  //更新区间内节点的ans值
    	for(int i=tag-1;i>=to;--i)
    		ans[i]=ans[i+k[i]]+1;
    }
    int main(){
    	n=read();
    	for(int i=0;i<n;++i)
    		k[i]=read();
    	for(int i=n-1;i>=0;--i){
    		if(i+k[i]>=n) ans[i]=1;
    		else ans[i]=ans[i+k[i]]+1;
    	}
    	m=read();
    	while(m--){
    		int op=read();
    		if(op==1){
    			int now=read();
    			if(tag>now) dfs(now); //向前更新节点的ans值,直到当前的节点
    			printf("%d
    ",ans[now]);
    		}
    		else if(op==2){
    			int now=read(),nwk=read();
    			if(nwk==k[now]) continue;
    			if(tag>now) dfs(now);  //原本的懒标记在后面那么先将now~tag的节点的ans值更新
    			tag=now;    //懒标记记录下当前修改的位置
    			k[now]=nwk; int to=now+k[now];
    			if(to>=n) ans[now]=1;
    			else ans[now]=ans[to]+1;
    		}
    	}
    	return 0;
    } 
    

    那么我们先不进行分块解法的讨论,首先看看一道简单的分块题来熟(复)悉(习)一下分块这个算法吧。(如果你是初学,请点这里

    Title :A Simple Problem with Integers

    Description

    You have N integers, A1, A2, ... , AN. You need to deal with two kinds of operations. One type of operation is to add some given number to each number in a given interval. The other is to ask for the sum of numbers in a given interval.
    //概述一下,就是区间加以及区间求和(简直就是模板题),另外提一下这个东西也可以用线段树做

    Input

    The first line contains two numbers N and Q. 1 ≤ N,Q ≤ 1e5.
    //表示有n(不超过1e5)个数字,Q(不超过1e5)个操作
    The second line contains N numbers, the initial values of A1, A2, ... , AN. -1e9 ≤ Ai ≤ 1e9.
    //第二行有n个数字,都是int/2的范围内的(但是加起来是会爆int的)
    Each of the next Q lines represents an operation.
    //表示接下来Q行是Q个操作
    "C a b c" means adding c to each of Aa, Aa+1, ... , Ab. -1e4 ≤ c ≤ 1e4.
    //C: 表示对a~b进行区间加操作
    "Q a b" means querying the sum of Aa, Aa+1, ... , Ab.
    //Q: 表示询问a~b的区间和

    Output

    You need to answer all Q commands in order. One answer in a line. //回答询问,每行一个答案

    Sample Input

    10 5
    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    Q 4 4
    Q 1 10
    Q 2 4
    C 3 6 3
    Q 2 4
    Sample Output

    4
    55
    9
    15
    Hint

    The sums may exceed the range of 32-bit integers.
    //可能会爆int(就是要你开long long)

    代码如下:

    #include<iostream>
    #include<cmath>
    #include<cstdio>
    #include<math.h>
    typedef long long ll;
    using namespace std;
    const int M=1e5+100;
    inline ll read(){
    	ll x=0,f=1; char c=getchar();
    	for(;!isdigit(c);c=getchar()) if(c=='-') f=-1;
    	for(;isdigit(c);c=getchar()) x=x*10+c-'0';
    	return x*f;
    }
    int n,q,block,num,l[M],r[M];
    ll blg[M],a[M],d[M],sum[M];
    inline void build(){ //建立分块
    	block=sqrt((double)n);
    	num=n/block; if(n%block) ++num; 
    	for(int i=1;i<=num;++i)
    		l[i]=(i-1)*block+1,r[i]=i*block;
    	r[num]=n;
    	for(int i=1;i<=n;++i)
    		blg[i]=(i-1)/block+1,sum[blg[i]]+=a[i];
    }
    inline void update(int x,int y,int k){ //一个更新区间的操作
    	if(blg[x]==blg[y]){
    		sum[blg[x]]+=(y-x+1)*k;
    		for(int i=x;i<=y;++i)
    			a[i]+=k;
    		return ;
    	}
    	sum[blg[x]]+=(r[blg[x]]-x+1)*k;
    	sum[blg[y]]+=(y-l[blg[y]]+1)*k;
    	for(int i=x;i<=r[blg[x]];++i) a[i]+=k;
    	for(int i=l[blg[y]];i<=y;++i) a[i]+=k;
    	for(int i=blg[x]+1;i<blg[y];++i) d[i]+=k;
    }
    ll query(int x,int y){ //询问区间加的操作
    	ll ans=0;
    	if(blg[x]==blg[y]){
    		for(int i=x;i<=y;++i)
    			ans+=a[i]+d[blg[i]];
    		return ans;
    	}
    	for(int i=x;i<=r[blg[x]];++i) ans+=a[i]+d[blg[i]];
    	for(int i=l[blg[y]];i<=y;++i) ans+=a[i]+d[blg[i]];
    	for(int i=blg[x]+1;i<blg[y];++i) ans+=sum[i]+block*d[i];
    	return ans;
    }
    
    int main(){
    	n=read();q=read();
    	for(int i=1;i<=n;++i)
    		a[i]=read();
    	build();
    	while(q--){
    		char op=getchar();
    		while(!isupper(op)) op=getchar();
    		int L=read(),R=read();
    		if(op=='Q') printf("%lld
    ",query(L,R));
    		else update(L,R,read());
    	}
    	return 0;
    }
    

    于是一道模板题热热身之后,大家应该有些分块思路了吧、?


    分析(2)

    于是乎该怎么办呢?(这个懒标记骗的分不满意啊)那么经过深思熟虑之后,我终于发现了这道题原来是可以用分块暴力来做的。具体怎么实现呢?其实就是说我们要维护某个点的话,就是维护他所在的那块区间里的值。什么值呢? 第一个值是该节点跳出该区间所需的步数,第二个值是该节点跳出该区间后到达的下一个节点的位置(注意下一个节点不一定在该区间相邻的区间内)。于是乎这道题我就用个分块维护区间信息的方法A了此题。那么为什么用分块做效率较高呢?因为分块时我们对于区间的操作只有一个预处理(n)+分块询问、维护(msqrt(n))的时间复杂度,即:O(n+msqrt(n)),这已经算是对于此问题一个较优的解法了(当然更优的还有动态树lct)。

    代码如下:

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    const int M=2e5+100;
    inline int read(){ //快读 
    	int x=0; char c=getchar();
    	while(!isdigit(c)) c=getchar();
    	for(;isdigit(c);c=getchar()) x=x*10+c-'0';
    	return x;
    }
    int n,m,block,num;
    int k[M],l[M],r[M],blg[M],ans[M],to[M];
    
    inline void build(){  //建立分块区间 
    	block=sqrt(n);
    	num=n/block; if(n%block) ++num;
    	for(int i=1;i<=num;++i)
    		l[i]=(i-1)*block+1,r[i]=i*block;
    	r[num]=n;
    	for(int i=1;i<=n;++i)
    		blg[i]=(i-1)/block+1;
    }
    
    inline void work(int x,int y){ //分块区间维护 
    	for(int i=y;i>=x;--i){
    		int nxt=i+k[i];
    		(nxt>r[blg[i]])?
    		(ans[i]=1,to[i]=nxt):
    		(ans[i]=ans[nxt]+1,to[i]=to[nxt]);
    	}
    }
    
    inline int query(int now){ //单点询问
    	int res=ans[now],nxt=to[now];
    	for(int i=blg[now]+1;nxt<=n;++i)
    		res+=ans[nxt],nxt=to[nxt];
    	return res;
    } 
    
    int main(){
    	n=read(); build();
    	for(int i=1;i<=n;++i)
    		k[i]=read();
    	work(1,n);  //先维护一下整个区间 
    	m=read();
    	while(m--){
    		int op=read();
    		if(op==1){
    			int now=read()+1;
    			printf("%d
    ",query(now));
    		}
    		else{
    			int now=read()+1,kk=read();
    			k[now]=kk;
    			work(l[blg[now]],r[blg[now]]); //这里只需维护单个分块区间 
    		}
    	}
    	return 0;
    }
    

    于是乎,这道题我们就可以愉快的用分块A了。


    LCT艹法

    那么...如果要高级一点的话,我们是不是可以考虑一下 LCT呢?
    (如果你还不懂LCT:1. 你可以跳过一下内容; 2.你可以学习一下 LCT ,温馨提示,学习LCT的一个前提就是你会 Splay ,然后树剖会不会没关系,问题貌似不大)

    那么这道题为什么可以用 LCT 来做呢?
    我们考虑一下,从任意一个节点弹飞后会到达的节点 有且只有 一个
    而且任意节点指向的节点必然在当前节点的后面(题目中的性质)

    那么我们是不是可以建一棵树来维护这些父子信息呢?当然可以!
    但是如何表示绵羊被弹飞了呢?其实我们只需要加一个不存在的点设为弹飞节点就行了
    任意点上的羊要是找不到后面的节点了(即被弹飞了),就连向这个不存在的点
    而每次询问我们就拎出询问该到根节点(上述的弹飞节点)的这条路径,输出树的 size-1 就行了
    那么...为什么输出 size-1 就可以了?
    我们可以发现某节点上的绵羊被弹次数等于该节点在树中(根为弹飞节点)的 深度-1
    而这条路径被我们拉出来形成一个小 splay 了之后它的 size 不就是等于深度了么?

    那么一个节点的父节点要被修改了怎么办我们只需要 cut 掉老的边, link 上新的边就行了
    而这些操作我们都可以用 LCT 简单实现!

    //by Judge (忽然爱上压行,将就一下)
    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #define ls ch[x][0]
    #define rs ch[x][1]
    #define min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))
    const int M=2e5+100;
    int nxt[M],f[M],ch[M][2],siz[M],stk[M],rev[M];
    inline int get(int x){ return ch[f[x]][1]==x; } //splay得到父子关系
    inline void pushr(int x){ std::swap(ls,rs),rev[x]^=1; }
    inline void pushup(int x){ siz[x]=1+siz[ch[x][0]]+siz[ch[x][1]]; }
    inline void pushdown(int x){ if(rev[x]) pushr(ls),pushr(rs),rev[x]=0; }
    inline bool nroot(int x){ return ch[f[x]][0]==x||ch[f[x]][1]==x; } //判断是否非根
    inline void rotate(int x){ // rotate , Splay 里面的不解释 
    	int y=f[x],z=f[y],sn=get(x),b=ch[x][sn^1];
    	if(nroot(y)) ch[z][get(y)]=x; ch[y][sn]=b,ch[x][sn^1]=y;
    	if(b) f[b]=y; f[y]=x,f[x]=z,pushup(y);
    }
    inline void splay(int x){ // splay 直旋到根的模板
    	int y=x,z=0; stk[++z]=y;
    	while(nroot(y)) stk[++z]=y=f[y];
    	while(z) pushdown(stk[z--]);
    	for(y=f[x];nroot(x);rotate(x),y=f[x])
    		if(nroot(y)) rotate(get(x)^get(y)?x:y);
    	pushup(x);
    }
    inline void access(int x){ for(int y=0;x;x=f[y=x]) splay(x),rs=y,pushup(x); }  //打通 x 到根的路径
    inline void find_root(int x){ access(x),splay(x); while(ls) pushdown(x),x=ls; }
    inline void make_root(int x){ access(x),splay(x),pushr(x); }  //将 x 设为根
    //(如果你对LCT不是特别掌握的话,一定要好好思考为什么要 pushr !以及不 pushr 所带来的后果)
    inline void spilt(int x,int y){ make_root(x),access(y),splay(y); } //拉出 x - y 的路径
    inline void link(int x,int y){ make_root(x),find_root(y),f[x]=y; } //连边
    inline void cut(int x,int y){ make_root(x),find_root(y),f[x]=ch[y][0]=0,pushup(y); } //切边
    int main(){
    	int n,m,x,k,opt; scanf("%d",&n);
    	for(int i=1;i<=n+1;++i) siz[i]=1; //每个节点初始独立,size = 1
    	for(int u=1,v;u<=n;++u)
    		scanf("%d",&k),nxt[u]=min(u+k,n+1),f[u]=nxt[u];
    		//注意这里不要作死去 link !会T的! 本人亲测(好吧是坑)
    	scanf("%d",&m);
    	while(m--){
    		scanf("%d",&opt);
    		switch(opt){ //两种操作
    			case 1: scanf("%d",&x),++x,spilt(n+1,x),printf("%d
    ",siz[x]-1); break;
    			case 2: scanf("%d%d",&x,&k),++x,cut(nxt[x],x),nxt[x]=min(x+k,n+1),link(nxt[x],x); break;
    		}
    	} return 0;
    }
    

    然后这道题貌似也没什么好说的了。。。那么,拜拜! _(:з」∠)_

    ヾ( ̄▽ ̄)Bye~Bye~

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