• BZOJ 1492: [NOI2007]货币兑换Cash 斜率优化 + splay动态维护凸包


    Description

    小Y最近在一家金券交易所工作。该金券交易所只发行交易两种金券:A纪念券(以下简称A券)和 B纪念券(以下
    简称B券)。每个持有金券的顾客都有一个自己的帐户。金券的数目可以是一个实数。每天随着市场的起伏波动,
    两种金券都有自己当时的价值,即每一单位金券当天可以兑换的人民币数目。我们记录第 K 天中 A券 和 B券 的
    价值分别为 AK 和 BK(元/单位金券)。为了方便顾客,金券交易所提供了一种非常方便的交易方式:比例交易法
    。比例交易法分为两个方面:(a)卖出金券:顾客提供一个 [0,100] 内的实数 OP 作为卖出比例,其意义为:将
     OP% 的 A券和 OP% 的 B券 以当时的价值兑换为人民币;(b)买入金券:顾客支付 IP 元人民币,交易所将会兑
    换给用户总价值为 IP 的金券,并且,满足提供给顾客的A券和B券的比例在第 K 天恰好为 RateK;例如,假定接
    下来 3 天内的 Ak、Bk、RateK 的变化分别为:
    假定在第一天时,用户手中有 100元 人民币但是没有任何金券。用户可以执行以下的操作:
    注意到,同一天内可以进行多次操作。小Y是一个很有经济头脑的员工,通过较长时间的运作和行情测算,他已经
    知道了未来N天内的A券和B券的价值以及Rate。他还希望能够计算出来,如果开始时拥有S元钱,那么N天后最多能
    够获得多少元钱。

    Input

    输入第一行两个正整数N、S,分别表示小Y能预知的天数以及初始时拥有的钱数。接下来N行,第K行三个实数AK、B
    K、RateK,意义如题目中所述。对于100%的测试数据,满足:0<AK≤10;0<BK≤10;0<RateK≤100;MaxProfit≤1
    0^9。
    【提示】
    1.输入文件可能很大,请采用快速的读入方式。
    2.必然存在一种最优的买卖方案满足:
    每次买进操作使用完所有的人民币;
    每次卖出操作卖出所有的金券。
     

    Output

    只有一个实数MaxProfit,表示第N天的操作结束时能够获得的最大的金钱数目。答案保留3位小数。

     题解: 令 $f_{i}$ 表示第 $i$ 天所拥有的最大钱数

    贪心猜到对于 $A,B$ 不是全部买进就是全部卖出
    那么,第 $j$ 天所拥有的 $A$ 券 $x_{j}=frac{f_{j}R_{j}}{a_{j}R_{j}+b_{j}}$, $B$ 券 $y_{j}=frac{f_{j}}{a_{j}R_{j}+b_{j}}$
    得 $f_{i}Rightarrow x_{j}a_{i}+y_{j}b_{i}$
    将方程写成一次函数的形式:$y_{j}=-frac{a_{i}}{b_{i}}x_{j}+frac{f_{i}}{b_{i}}$
    对于 $i$来说 $a_{i},b_{i}$ 都是固定的,即斜率是一定的
    将 $(x_{j},y_{j})$ 视为二维平面中的点,$f_{i}$ 最大化就是要让斜率为 $-frac{a_{i}}{b_{i}}$ 的直线获得最大的截距
    然而,斜率不是单调的,新加入点的横坐标($x_{i}$)也不是单调的,所以只能用平衡树来动态维护这个凸包.
    需要支持插入一个点,查询一个直线所经过的最优点.
    具体细节看代码,思路简单,代码不好写
    #include<bits/stdc++.h>
    #define maxn 300000  
    #define inf 0x3f3f3f3f
    #define setIO(s) freopen(s".in","r",stdin)  
    using namespace std;
    const double eps = 1e-9;  
    int root;  
    struct Splaytree
    {
        #define get(x) (ch[f[x]][1]==x) 
        int cnt; 
        int f[maxn],ch[maxn][2];
        double X[maxn],Y[maxn],lk[maxn],rk[maxn]; 
        inline void rotate(int x)
        {
            int old=f[x],fold=f[old],which=get(x); 
            ch[old][which]=ch[x][which^1],f[ch[old][which]]=old; 
            ch[x][which^1]=old,f[old]=x,f[x]=fold; 
            if(fold) ch[fold][ch[fold][1]==old]=x;   
        }
        inline void splay(int x,int &tar)
        {
            int fa,u=f[tar]; 
            for(;(fa=f[x])!=u;rotate(x)) 
                if(f[fa]!=u) 
                    rotate(get(fa)==get(x)?fa:x); 
            tar=x;  
        }
        inline double slope(int i,int j)
        {
            return fabs(X[i]-X[j])<=eps ? -inf : (Y[i]-Y[j])/(X[i]-X[j]);  
        }
        inline void insert(int &o,double x,double y,int last)
        {
            if(!o) 
            {
                o=++cnt; 
                X[o]=x,Y[o]=y,f[o]=last; 
                return; 
            }
            insert(ch[o][x-X[o]>eps],x,y,o);   
        }
        inline int pre(int x)
        {
            int cur=ch[x][0],re=0; 
            while(cur)
            {
                if(slope(x,cur)+eps>=rk[cur]) re=cur,cur=ch[cur][0]; 
                else cur=ch[cur][1]; 
            }
            return re; 
        }
        inline int nxt(int x)
        {
            int cur=ch[x][1],re=0; 
            while(cur)
            {
                if(slope(x,cur)<=lk[cur]+eps) re=cur,cur=ch[cur][1]; 
                else cur=ch[cur][0];  
            }
            return re; 
        }
        inline int getl(int x)
        {
            while(ch[x][0]) x=ch[x][0]; 
            return x;   
        }
        inline int getr(int x) 
        {
            while(ch[x][1]) x=ch[x][1];
            return x; 
        }
        inline void del(int x)
        { 
            if(!ch[x][0]) 
            {
                int right=getl(ch[x][1]);   
                splay(right,ch[x][1]),root=right; 
                ch[x][1]=f[root]=0;  
                lk[root]=inf;             
            }
            else if(!ch[x][1]) 
            {
                int left=ch[x][0]; 
                splay(left,ch[x][0]),root=left; 
                ch[x][0]=f[root]=0; 
                rk[root]=-inf;   
            }
            else 
            {
                int right=getl(ch[x][1]); 
                int left=getr(ch[x][0]);  
                splay(left,ch[x][0]);   
                splay(right,ch[x][1]); 
                root=left;  
                ch[root][1]=right,f[right]=root; 
                rk[root]=lk[right]=slope(root,right);     
            }
        }
        inline void maintain(int x)
        {
            splay(x,root); 
            if(ch[x][0]) 
            {
                int left=pre(x); 
                if(left) 
                { 
                    splay(left,ch[x][0]); 
                    ch[left][1]=f[ch[left][1]]=0; 
                    rk[left]=lk[x]=slope(left,x); 
                }
                else lk[x]=-inf; 
            }
            else lk[x]=inf; 
            if(ch[x][1]) 
            {
                int right=nxt(x); 
                if(right) 
                {
                    splay(right,ch[x][1]);  
                    ch[right][0]=f[ch[right][0]]=0; 
                    rk[x]=lk[right]=slope(right,x); 
                }
                else rk[x]=inf;      
            }
            else rk[x]=-inf; 
            if(lk[x]-rk[x]<=eps) del(x); 
        }
        inline int getans(int x,double k) 
        {  
        	if(!x) return 0; 
        	if(lk[x]+eps>=k&&rk[x]<=k+eps) return x; 
        	if(lk[x]<k+eps) return getans(ch[x][0],k); 
        	else return getans(ch[x][1],k);   
        }
    }splay; 
    int n,S; 
    double f[maxn],A[maxn],B[maxn],rate[maxn];  
    int main()
    {
        int i,j; 
        // setIO("input"); 
        scanf("%d%lf",&n,&f[0]);
        for(i=1;i<=n;++i)
        {
            scanf("%lf%lf%lf",&A[i],&B[i],&rate[i]); 
            int j=splay.getans(root,-(A[i]/B[i])); 
            double x=splay.X[j],y=splay.Y[j];  
            f[i]=max(f[i-1],A[i]*x+B[i]*y);     
            y=f[i]/(A[i]*rate[i]+B[i]); 
            x=y*rate[i]; 
            splay.insert(root,x,y,0);          
            splay.maintain(i); 
        } 
        printf("%.3lf",f[n]); 
        return 0; 
    }
    

      

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