曼哈顿距离最小生成树(树状数组)

转自:https://www.cnblogs.com/Anding-16/p/7367845.html

POJ-3241 Object Clustering

Dscription

We have (N ≤ 10000) objects, and wish to classify them into several groups by judgement of their resemblance. To simply the model, each object has 2 indexes a and b (ab ≤ 500). The resemblance of object i and object j is defined by dij = |ai - aj| + |bi - bj|, and then we say i is dij resemble to j. Now we want to find the minimum value of X, so that we can classify the N objects into K (< N) groups, and in each group, one object is at most X resemble to another object in the same group, i.e, for every object i, if i is not the only member of the group, then there exists one object j (i ≠ j) in the same group that satisfies dij ≤ X

Input

The first line contains two integers N and K. The following N lines each contain two integers a and b, which describe a object.

Output

A single line contains the minimum X.

Sample Input

6 2
1 2
2 3
2 2
3 4
4 3
3 1

Sample Output

2

 


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- 题意 -

 曼哈顿距离最小生成树上第k大的边.
 曼哈顿距离: (对于点A(x1, y1), B(x2, y2))
 dis(A,B)=|x1−x2|+|y1−y2| dis(A,B)=|x1−x2|+|y1−y2| .
 (下文中dis() dis() , 距离均指曼哈顿距离)
 (下文中dis() dis() , 距离均指曼哈顿距离)
 (下文中dis() dis() , 距离均指曼哈顿距离)
 

- 思路 -

 参考题解:  http://blog.csdn.net/huzecong/article/details/8576908
 
 直接暴力的话会有N 2  N2 条边, 总复杂度O(N 2 logN)(N≤10000) O(N2logN)(N≤10000) .
 果断爆炸.
 我们可以删去一些无用边.
 
 对于一个平面上的点 i(x i ,y i ) i(xi,yi) , 我们以它为中心把周围部分为8份.
 曼哈顿距离最小生成树(树状数组)_第1张图片
 
 考虑每一份中最多有一个点与点 i 相连, 如 R1:
 
 曼哈顿距离最小生成树(树状数组)_第2张图片
 设此时点A是与点 i 距离最小的点, 则为点A, i建一条边, 考虑该部分的其它点(如点B), 它们与 A 的距离显然小于与 i 的距离(如dis(A,B)  以上图三个点为例, 用两条边将它们联通的最小代价W=dis(i,A)+dis(A,B)≤dis(i,A)+dis(i,B) W=dis(i,A)+dis(A,B)≤dis(i,A)+dis(i,B)
 dis(i,A)+dis(A,B)=dis(i,A)+dis(i,B) dis(i,A)+dis(A,B)=dis(i,A)+dis(i,B) 的情况如下:(A−B A−B 连线垂直于A−i A−i 连线)
 曼哈顿距离最小生成树(树状数组)_第3张图片
 所以对于每个点每一份中只需要连一条边, 由于边是无向的, 我们可以只连向右的边(也就是R1-4内的点, 点 i 向左的连线由左边的点来连), 这样就只有N*4条边了.
 继续分析R1的情况, 如何找到 A 点.
 发现首先 R1 区间内的点 k 满足 :
   X i ≤X k  Xi≤Xk
   X k −X i ≤Y k −Y i  Xk−Xi≤Yk−Yi 即 Y i −X i ≤Y k −X k  Yi−Xi≤Yk−Xk (k为R1内任一点)
 我们在满足条件的点中找到X+Y X+Y 最小的节点就行了.
 于是我们可以维护一个树状数组(线段树), 底层按离散化后的Y−X Y−X 排序, 维护区间内X+Y X+Y 的最小值,
按照先从右到左, 再从上到下的顺序插入节点并查找.
 对于R2-4三个部分, 我们可以对点进行旋转, 将它们转换为 R1 内的点.
 曼哈顿距离最小生成树(树状数组)_第4张图片
 (注意看原先的R1的位置依次有R2, R3, R4的点, 这样就可以连出四个部分的边了)
 
 细节见代码.
 

- 代码 -

#include
#include
#include
using namespace std;

const int N = 1e5 + 5;
const int inf = 0x3f3f3f3f;

struct edge
{
    int x, y, v;
    bool operator < (const edge &tmp) const
    {
        return v < tmp.v;
    }
} E[N<<3];

struct point
{
    int x, y, id;
    bool operator < (const point &tmp) const
    {
        return x == tmp.x ? y < tmp.y : x < tmp.x;
    }
} P[N];

struct lsh
{
    int id, a;
    bool operator < (const lsh &tmp) const
    {
        return a < tmp.a;
        /*     if (a == tmp.a) return id < tmp.id;
                return a < tmp.a;
        */
    }
} LSH[N];

int A[N], F[N];
int MI[N], ID[N];
int n, c, sz, tot, cnt;

int lowbit (int x)
{
    return x&(-x);
}

int query(int x)
{
    int ans = -1, mi = inf;
    for (; x <= n; x += lowbit(x))
        if (MI[x] < mi)
        {
            mi = MI[x];
            ans = ID[x];
        }
    return ans;
}

void modify(int x, int mi, int id)
{
    for (; x > 0; x -= lowbit(x))
        if (MI[x] > mi)
        {
            MI[x] = mi;
            ID[x] = id;
        }
}
//BIT维护的是某数字代表的区间的X+Y最小值, 若一区间的不同位置最小值不同, 该区间则没有最小值(即MI数组维护的是其表示的区间都可以取到的最小值)
int find(int x)
{
    return F[x] == x ? x : F[x] = find(F[x]);
}

void join(int x, int y)
{
    int fx = find(x), fy = find(y);
    if (fx == fy) return;
    F[fx] = fy;
    cnt++;
}

void init ()
{
    sort(P + 1, P + n + 1);
    for (int i = 1; i <= n; ++i)
    {
        LSH[i].a = P[i].y - P[i].x;
        LSH[i].id = i;
        MI[i] = inf;
        ID[i] = -1;
    }
}

int abs(int x, int y)
{
    return x > 0 ? x : -x;
}

int dts(int x, int y)
{
    return abs(P[x].x - P[y].x) + abs(P[x].y  -P[y].y);
}

void add_edge (int x, int y, int d)
{
    E[++sz].x = x;
    E[sz].y = y;
    E[sz].v = d;
}

int main()
{
    scanf("%d%d", &n, &c);
    for (int i = 1; i <= n; ++i)
    {
        scanf("%d%d", &P[i].x, &P[i].y);
        P[i].id = i;
    }
    for (int cas = 1; cas <= 4; ++cas)
    {
        if (cas == 2 || cas == 4)
            for (int i = 1; i <= n; ++i)
                swap(P[i].x, P[i].y);
        if (cas == 3)
            for (int i = 1; i <= n; ++i)
                P[i].x = -P[i].x;
        init();
        sort(LSH + 1, LSH + n + 1);//按Y-X离散化
        for (int i = 1; i <= n; ++i)
            A[LSH[i].id] = i; //A表示某点在BIT中的位置
        for (int i = n; i >= 1; --i)
        {
            int tmp = query(A[i]);
            if (tmp != -1)
                add_edge(P[tmp].id, P[i].id, dts(tmp, i));
            modify(A[i], P[i].x + P[i].y, i);
        }
    }
    for (int i = 1; i <= n; ++i) F[i] = i;
    sort(E + 1, E + sz + 1);
    for (int i = 1; i <= sz; ++i)
    {
        join(E[i].x, E[i].y);
        if (cnt == n - c)
        {
            printf("%d\n", E[i].v);
            break;
        }
    }
    return 0;
}

 

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