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序列
Description
给定长度为n的序列:a1,a2,…,an,记为a[1:n]。
类似地,a[l:r](1≤l≤r≤N)是指序列:al,al+1,…,ar-1,ar。若1≤l≤s≤t≤r≤n,则称a[s:t]是a[l:r]的子序列。
现在有q个询问,每个询问给定两个数l和r,1≤l≤r≤n,求a[l:r]的不同子序列的最小值之和。
例如,给定序列5,2,4,1,3,询问给定的两个数为1和3,那么a[1:3]有6个子序列a[1:1],a[2:2],a[3:3],a[1:2],a[2:3],a[1:3],这6个子序列的最小值之和为5+2+4+2+2+2=17。
Input Format
输入文件的第一行包含两个整数n和q,分别代表序列长度和询问数。
接下来一行,包含n个整数,以空格隔开,第i个整数为ai,即序列第i个元素的值。
接下来q行,每行包含两个整数l和r,代表一次询问。
Output Format
对于每次询问,输出一行,代表询问的答案。
Sample Input
5 5
5 2 4 1 3
1 5
1 3
2 4
3 5
2 5
Sample Output
28
17
11
11
17
解析
回答若干个静态的区间询问,思路是莫队。
假设我们已经得到了区间([l,r])的答案,直接考虑如何转移到([l,r+1])。显然,我们只需要考虑包含(r+1)这一个点的子序列([l,r+1],[l+1,r+1],...,[r+1,r+1])即可。要求的是最小值之和,我们就设([l,r+1])在(a)序列上的区间最小值为(a_p),位置是(p),那么所有左端点在([l,p])之间的区间的答案就都是(a_p),总共的贡献为(a_p*(p-l+1)),这个问题显然可以用(ST)表解决。
那么剩下的那些区间我们考虑用(dp)来计算答案。设(f[i][j])代表右端点为(j),左端点在([i,j])之间的答案之和,那么我们要求的就是(f[p+1][r+1])。记录下(prep_i)代表(a)序列中(a_i)左边第一个比他小的元素的位置(单调栈解决),状态转移方程就是:$$f[i][j]=f[i][prep_j]+a_j*(j-prep_j)$$。
发现状态转移方程与(i)无关,直接将第一维舍去,那么(f[j])的定义就是右端点为(j)的所有区间的答案之和。继续考虑原问题,发现必然存在一个点(x)满足(prep_x=p),(f[r+1]=a_{r+1}*(r+1-prep_{r+1})+...+a_x*(x-p)+f[p]),那么我们原来要求的(f[p+1][r+1])其实可以表示为(f[r+1]-f[p]),然后预处理出(f)数组,就可在莫队当中(O(1))转移了。
当然,我们还需要处理出反方向的(f)数组,以便莫队向左转移。如果是删除操作的话,就减去加入这个点的时候带来的贡献即可。
(Code:)
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 100200 , MaxlogN = 25 , INF = 2e9;
int n,m,a[N],size;
int Min[N][MaxlogN],Log2[N],Pow2[MaxlogN];
int prep[N],next[N],Stack[N],top;
long long ans[N],fl[N],fr[N],tot;
struct Query{int l,r,id;}q[N];
inline void init(void)
{
Pow2[0] = 1 , a[0] = a[n+1] = INF;
for (int i=1;i<=MaxlogN-2;i++)
Pow2[i] = Pow2[i-1] << 1;
for (int i=2;i<=n;i++)
Log2[i] = Log2[i>>1] + 1;
for (int i=1;i<=n;i++)
Min[i][0] = i;
for (int k=1;k<=Log2[n];k++)
for (int i=1;i+Pow2[k-1]-1<=n;i++)
if ( a[ Min[i][k-1] ] < a[ Min[i+Pow2[k-1]][k-1] ] )
Min[i][k] = Min[i][k-1];
else Min[i][k] = Min[i+Pow2[k-1]][k-1];
top = 0;
for (int i=1;i<=n;i++)
{
while ( top && a[Stack[top]] > a[i] )
next[ Stack[top--] ] = i;
prep[i] = Stack[top] ; Stack[++top] = i;
}
while ( top )
{
prep[ Stack[top] ] = Stack[top-1];
next[ Stack[top] ] = n+1;
top--;
}
}
inline int query(int l,int r)
{
int k = Log2[r-l+1];
if ( a[ Min[l][k] ] < a[ Min[r-Pow2[k]+1][k] ] )
return Min[l][k];
else return Min[r-Pow2[k]+1][k];
}
inline void input(void)
{
scanf("%d%d",&n,&m);
for (int i=1;i<=n;i++)
scanf("%d",&a[i]);
for (int i=1;i<=m;i++)
scanf("%d%d",&q[i].l,&q[i].r) , q[i].id = i;
}
inline void dp(void)
{
for (int i=1;i<=n;i++)
fr[i] = fr[prep[i]] + 1LL * a[i] * (i-prep[i]);
for (int i=n;i>=1;i--)
fl[i] = fl[next[i]] + 1LL * a[i] * (next[i]-i);
}
inline bool compare(Query p1,Query p2)
{
if ( (p1.l/size) ^ (p2.l/size) )
return p1.l < p2.l ;
else if ( (p1.l/size) & 1 )
return p1.r < p2.r ;
else return p1.r > p2.r ;
}
inline void insert1(int l,int r)
{
int p = query(l,r);
tot += ( 1LL * a[p] * (p-l+1) + fr[r] - fr[p] );
}
inline void insert2(int l,int r)
{
int p = query(l,r);
tot += ( 1LL * a[p] * (r-p+1) + fl[l] - fl[p] );
}
inline void remove1(int l,int r)
{
int p = query(l,r);
tot -= ( 1LL * a[p] * (p-l+1) + fr[r] - fr[p] );
}
inline void remove2(int l,int r)
{
int p = query(l,r);
tot -= ( 1LL * a[p] * (r-p+1) + fl[l] - fl[p] );
}
inline void CaptainMo(void)
{
double val = sqrt(1.0*m*2/3);
if ( val > n || val < 500 ) size = sqrt(n);
else size = n * 1.0 / val;
sort( q+1 , q+m+1 , compare );
int l = 1 , r = 0;
for (int i=1;i<=m;i++)
{
int ql = q[i].l , qr = q[i].r;
while ( l > ql ) insert2(--l,r);
while ( r < qr ) insert1(l,++r);
while ( l < ql ) remove2(l++,r);
while ( r > qr ) remove1(l,r--);
ans[ q[i].id ] = tot;
}
}
int main(void)
{
input();
init();
dp();
CaptainMo();
for (int i=1;i<=m;i++)
printf("%lld
",ans[i]);
return 0;
}
<后记>