2021 BNU Winter Training 5 (The 15th Heilongjiang Provincial Collegiate Programming Contest)

2021 BNU Winter Training 5 (The 15th Heilongjiang Provincial Collegiate Programming Contest)

训练网址

A. Bills of Paradise

• 线段树+并查集
• 四个操作：

1. D x。标记大于等于 x 的第一个未标记的 $a_i$；若没有，则不操作。
2. F x。查询大于等于 x 的第一个未标记的 $a_i$；若没有，则输出 $10^{12}$
3. R x。清除小于等于 x 的所有标记；若没有，则不操作。本操作次数不超过10次。
4. C x。查询小于等于 x 的所有未标记数之和；若没有，则输出0。

• 我们先排序，这样子可以很快定位到x。
• 因为单点查询修改，都是大于等于x的第一个$a_i$，因此我们可以用并查集往后连。p[i] 表示从 i 开始往后第一个未标记的结点的下标。一开始都是未标记的，所以是 p[i] = i。标记了 i 之后，unite(i, i + 1)，把 i 开始的未标记下一个结点连到 p[i + 1] 上面。
• 至于 R, C 操作，区间操作用线段树。线段树一开始都是零，只保存标记的节点。每标记一个结点，就把对应的地方 += a[i]。线段树结点保留三个属性：l, r, sum.
• 易错点：

1. 找下一个未标记节点的时候：pos = find(id)，而不是 pos = find(id)
2. query 函数一定要小心 if (r <= mid) return query(2 * u, l, r);，递归的时候不是 query(2 * u, l, mid)！
3. 每个结尾千万不要忘记输出空格！

#include
#include
#include

typedef unsigned long long ll;
using namespace std;
const int maxn = 1000010;
const ll M = 1e12;
int p[maxn];
ll sum[maxn];
int find(int x){
	if (p[x] == x) return x;
	return p[x] = find(p[x]);
}
void unite(int a, int b) {
	if (find(a) == find(b)) return;
	p[a] = find(b);
}

unsigned long long k1, k2;
int N;
long long a[1000001];
unsigned long long xorShift128Plus() {
    unsigned long long k3 = k1, k4 = k2;
    k1 = k4;
    k3 ^= k3 << 23;
    k2 = k3 ^ k4 ^ (k3 >> 17) ^ (k4 >> 26);
    return k2 + k4;
}
void gen() {
    scanf("%d %llu %llu", &N, &k1, &k2);
    for (int i = 1; i <= N; i++) {
        a[i] = xorShift128Plus() % 999999999999 + 1;
    }
}

struct node {
    int l, r;
    ll sum;
}tr[maxn * 4];

void pushup(int u) {
    tr[u].sum = tr[2 * u].sum + tr[2 * u + 1].sum;
}

void build(int u, int l, int r) {
    if (l == r) tr[u] = { l, l, 0 };
    else {
        tr[u].l = l, tr[u].r = r;
        int mid = (l + r) / 2;
        build(2 * u, l, mid), build(2 * u + 1, mid + 1, r);
        //pushup(u);
    }
}

node query(int u, int l, int r) {
    if (l <= tr[u].l && tr[u].r <= r) return tr[u];
    int mid = (tr[u].l + tr[u].r) / 2;
    if (r <= mid) return query(2 * u, l, r);
    else if (l > mid) return query(2 * u + 1, l, r);
    else {
        node left = query(2 * u, l, r);
        node right = query(2 * u + 1, l, r);
        node res;
        res.sum = left.sum + right.sum;
        return res;
    }
}
void modify(int u, int x, ll v) {   // a[x] = v;
    if (tr[u].l == x && tr[u].r == x) tr[u].sum = v;
    else {
        int mid = (tr[u].l + tr[u].r) / 2;
        if (x <= mid) modify(2 * u, x, v);
        else modify(2 * u + 1, x, v);
        pushup(u);
    }
}
int main() {
    gen();
    sort(a + 1, a + N + 1);
    //for (int i = 1; i <= N; i++) printf("%llu ", a[i]);
    for (int i = 1; i <= N; i++) {
        sum[i] = sum[i - 1] + a[i];
    }
    int Q;
    scanf("%d", &Q);
    build(1, 1, N);


    for (int i = 1; i <= N + 1; i++) {
        p[i] = i;
    }
    while (Q--) {
        char op[5];
        ll x;
        scanf("%s%llu", op, &x);
        if (op[0] == 'D') {  // 标记>=x的第一个未被标记的a[i]
            int id = lower_bound(a + 1, a + N + 1, x) - a;
            int pos = find(id);
            if (pos == N + 1) continue;
            unite(pos, pos + 1);
            modify(1, pos, a[pos]);
        }
        if (op[0] == 'F') {  // 查询>=x的第一个未被标记的a[i]
            int id = lower_bound(a + 1, a + N + 1, x) - a;
            int pos = find(id);
            if (pos == N + 1) printf("%llu\n", M);
            else {
                printf("%llu\n", a[pos]);
            }
        }
        if (op[0] == 'R') {   // <=x的标记全部清零
            int id = upper_bound(a + 1, a + N + 1, x) - a - 1;
            if (id == 0) continue;
            for (int i = 1; i <= id; i++) {
                p[i] = i;
                modify(1, i, 0);
            }
        }
        if (op[0] == 'C') {  //查询小于等于 x 的所有未标记数之和；若没有，则输出0。
            int id = upper_bound(a + 1, a + N + 1, x) - a - 1;
            if (id == 0) printf("0\n");
            else {
                printf("%llu\n", sum[id] - query(1, 1, id).sum);
            }
        }
    }
    return 0;
}

C. Death by Thousand Cuts

• 题意：一个平面 $Ax+By+Cz=D$，D变化的时候，与一个长方体的几个棱有交点的概率。其实就是求，一个平面的D不断变化，在哪些范围与长方体有几个棱有交点。
• 我们回忆原点到平面距离公式。$d=\frac{|D|}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}}$. 因此，D从小到大变化，就模拟了平面从第七卦限到第一卦限的一个平移的过程（当 A, B, C > 0 的时候）。
• 把长方体八个顶点抠出来，代入平面方程中，就是D的取值，把他们从小到大排序，然后从前往后遍历，就是平面移动的过程。
• 那么交点的个数怎么知道呢？接着观察发现，只要A, B, C均不为零，那么与长方形有交点时最少是三个焦点。而且，我们发现平面一定是沿着某一个体对角线的方向移动。因为我们只关注与几个棱交点的概率。那么根据对称性，我们发现，和从第七卦限到第一卦限的移动，结果是一样的。因此每次只关注 $|A|,|B|,|C|$ 即可。
• 这样子，我们观察，一定先经过 $(0,0,0)$。最后经过$(a,b,c)$。经过$(a,0,0),(0,b,0),(0,0,c)$这三个点时，我们发现棱数+1（画画图）。经过 $(a,b,0),(a,0,c),(0,b,c)$一定会棱数-1。

#include
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#include
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef pair<ll, ll> P;
const ll mod = 1e9 + 7;
ll mod_pow(ll x, ll n) {
	ll res = 1;
	while (n) {
		if (n & 1) res = res * x % mod;
		x = x * x % mod;
		n >>= 1;
	}
	return res;
}
ll gcd(ll a, ll b) {
	if (b == 0) return a;
	return gcd(b, a % b);
}
ll p[7];
void calc(ll a, ll b, ll c) {
	//相当于把八个点带入直线方程，求D的值
	P Ds[8] = { P(0, 0), P(a, 1), P(b, 1), P(c, 1), 
		P(a + b, -1), P(b + c, -1), P(a + c, -1), P(a + b + c, 0) };

	sort(Ds, Ds + 8);
	ll edges = 3, last_D = Ds[0].first;
	for (int i = 1; i < 8; i++) {
		p[edges] += (Ds[i].first - last_D);
		last_D = Ds[i].first;
		edges += Ds[i].second;
	}
}
int main() {
	int T;
	scanf("%d", &T);
	while (T--) {
		memset(p, 0, sizeof p);
		ll a, b, c, A, B, C;
		scanf("%lld%lld%lld%lld%lld%lld", &a, &b, &c, &A, &B, &C);
		
		A = abs(A), B = abs(B), C = abs(C);
		if (A && B && C) calc(a * A, b * B, c * C);
		//只要 A, B, C 有一个0，那么一定是与四个棱交点（与某个棱重合的概率可以认为是0，因为点的长度是0嘛）。
		else {
			p[4] = 1;
		}
		ll sum = 0;
		for (int i = 3; i <= 6; i++) {
			sum += p[i];
		}
		for (int i = 3; i <= 6; i++) {
			ll d = gcd(p[i], sum);
			ll ans = (p[i] / d) * mod_pow(sum / d, mod - 2) % mod;
			printf("%lld%c", ans, i == 6 ? '\n' : ' ');
		}
	}
	return 0;
}

D. False God

• 拓扑图最长路径
• 小心数组的范围，maxm 设为 $n^2$

做法一：

#include
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#include
using namespace std;
const int maxn = 1010, maxm = 1000010;
int h[maxn], e[maxm], ne[maxm], idx;
int x[maxn], y[maxn], N, d[maxn];
int din[maxn];
void add(int a, int b) {
	e[idx] = b, ne[idx] = h[a], h[a] = idx++;
}
void toposort() {
	d[0] = 0;
	queue<int> que;
	for (int i = 0; i <= N; i++) {
		if (din[i] == 0) que.push(i);
	}
	while (que.size()) {
		int u = que.front(); que.pop();
		for (int i = h[u]; i != -1; i = ne[i]) {
			
			int v = e[i];
			d[v] = max(d[v], d[u] + 1);
			if (--din[v] == 0) que.push(v);
			//printf("### %d %d\n", u, v);
		}
	}
}
int main() {
	int T;
	scanf("%d", &T);
	while (T--) {
		
		memset(h, -1, sizeof h);
		memset(d, -0x3f, sizeof d);
		memset(din, 0, sizeof d);
		idx = 0;
		scanf("%d%d", &x[0], &y[0]);
		scanf("%d", &N);
		for (int i = 1; i <= N; i++) {
			scanf("%d%d", &x[i], &y[i]);
		}
		for (int i = 1; i <= N; i++) {
			for (int j = 0; j <= N; j++) {
				if (i == j) continue;
				if (abs(x[i] - x[j]) <= y[i] - y[j] + 1) {
					add(j, i);
					din[i]++;
				}
			}
		}
		toposort();
		int ans = 0;
		for (int i = 0; i <= N; i++) {
			ans = max(ans, d[i]);
		}
		printf("%d\n", ans);
	}
	return 0;
}

做法二

#include
#include
#include

using namespace std;
const int maxn = 1010, maxm = 1000010;

int h[maxn], e[maxm], ne[maxm], idx;
int x[maxn], y[maxn], N, d[maxn];
int din[maxn];
bool vis[maxn];


void add(int a, int b) {
	e[idx] = b, ne[idx] = h[a], h[a] = idx++;
}
int dp(int u) {
	if (vis[u]) return d[u];
	d[u] = 0;
	vis[u] = true;
	for (int i = h[u]; i != -1; i = ne[i]) {
		int v = e[i];
		d[u] = max(d[u], dp(v) + 1);
	}
	return d[u];
}
int main() {
	int T;
	scanf("%d", &T);
	while (T--) {
		memset(vis, false, sizeof vis);
		memset(h, -1, sizeof h);
		memset(d, -0x3f, sizeof d);
		memset(din, 0, sizeof d);
		idx = 0;
		scanf("%d%d", &x[0], &y[0]);
		scanf("%d", &N);
		for (int i = 1; i <= N; i++) {
			scanf("%d%d", &x[i], &y[i]);
		}
		for (int i = 1; i <= N; i++) {
			for (int j = 0; j <= N; j++) {
				if (i == j) continue;
				if (abs(x[i] - x[j]) <= y[i] - y[j] + 1) {
					add(j, i);
					din[i]++;
				}
			}
		}
		d[0] = 0;
		
		printf("%d\n", dp(0));
	}
	return 0;
}

G. InkBall FX

• 挖坑（只有两个人过题啊）

H. Jingle Bells

• 在一棵树上的节点上依次挂铃铛，第一个铃铛规定挂在根节点上，S是已经选择的结点。选下一个结点挂铃铛时都必须 $(u,v)\in E(G),u\in S,v\notin S$，增加的点数是 $b_i\times {\sum }_{j\notin S}{a}_j.$
• 首先我们发现，选下一个结点时，$b$ 越大越好，$a$ 越小越好。因此 一个很自然的想法是 按照 $b/a$ 来贪心选取。确实是对的，但是我不会严格证明。
• 接下来的问题，怎么样找到上述 v？用并查集。我们发现，选中的结点，需要加上当前没有选中的所有结点的 $a$ 之和。其实可以拆开来求。每选择一个v，我们计算对答案的贡献：

rt = find(fa[v.idx]);
ans += rt.b * v.a;
nodes[rt].b += v.b, nodes[rt].a += v.a;

• 然后把 v 划到 rt 的集合里面。此时如果rt之前没有访问过的话，一定要把它作为一个新节点推入优先队列中，这样可以让这个新的贡献参与到贪心之中（其实应该就是把这个结点什么时候pop出来最合适，其实我不太懂这么做的原理是什么）。
• 画画图，可以看出，这么计算贡献是对的（又是画画图就看出来）。

#include
#include
#include
#include
using namespace std;
typedef long long ll;
const int maxn = 100010;
struct node {
	int idx;
	ll a, b;
	bool operator <(const node& rhn)const {
		return b * rhn.a < rhn.b * a;
	}
}nodes[maxn];
int p[maxn], fa[maxn];
bool vis[maxn];
int find(int x) {
	if (p[x] == x) return x;
	return p[x] = find(p[x]);
}
void unite(int a, int b) {
	if (find(a) == find(b)) return;
	p[a] = find(b);
}
int main() {
	int N;
	scanf("%d", &N);
	for (int i = 1; i <= N; i++) p[i] = i;
	for (int i = 2; i <= N; i++) {
		scanf("%d", &fa[i]);
	}
	priority_queue<node> que;
	for (int i = 1; i <= N; i++) {
		scanf("%lld%lld", &nodes[i].a, &nodes[i].b);
		nodes[i].idx = i;
		if (i != 1) que.push(nodes[i]);
	}
	ll ans = 0;
	while (que.size()) {
		auto v = que.top(); que.pop();
		if (vis[v.idx]) continue;
		vis[v.idx] = true;
		int rt = find(fa[v.idx]);
		ans += nodes[rt].b * v.a;
		nodes[rt].b += v.b, nodes[rt].a += v.a;
		unite(v.idx, rt);
		if (rt != 1 && !vis[rt]) que.push(nodes[rt]);
	}
	printf("%lld\n", ans);
	return 0;
}