BZOJ1758 [Wc2010]重建计划(二分答案+点分治+单调队列)

【题解】

利用平均数的一个性质:若每个元素都减去x,平均数也减小x,因此可以二分答案Ave,求所有边权值减去Ave后,有无含L~U条边,权值和非负的路径 
-> 树的含L~U条边的最长路权值和是否>=0

点分治即可。优化:
1.先求root,再二分,可以避免多次求root
2.先只求经过root的路径的最优Ave,并把它作为 递归求不经过root的路径 时的二分下界 

判断该Ave是否可行时,要得到若干不在同一子树上的链,就不从root,而从root的每个子树递归,求出每个子树v[]在每一深度下的最长路径 
枚举最优路径在当前子树v[i]下的深度,若为j,则该路径在前1~i-1棵子树中,取边数(即深度)为[L-i,U-i]的最长路径 
用数组mx[j]记录前1~i-1棵子树中深度为j的所有路径的最长长度 
显然,当子树v[i]确定后,mx[j]数组关于j是单调的,可以用单调队列维护定长区间内的最值 


给个图方便理解:

BZOJ1758 [Wc2010]重建计划(二分答案+点分治+单调队列)_第1张图片


值得注意的一点:
点分治算法中,树有logN层,每层中的各个点getroot,getd总时间复杂度都是O(N)的,因此算上二分答案,该算法复杂度为:O(NlogNloglim)

因此,不能在操作每个点时使用O(N)的算法,只能在操作每一层时使用均摊O(N)的算法 


细节见代码中的注释

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
double INF=1000000;
double w[200005]={0},d[100005]={0},a[100005]={0},mx[100005]={0};
int v[200005]={0},first[100005]={0},next[200005]={0},size[100005]={0},maxsize[100005]={0},vis[100005]={0},q[100005]={0};
double lim=0.0,ans=0.0,ave;
int n,e=0,L,U,root=0,sum,maxdeep;
int min(int a,int b)
{
    if(a<b) return a;
    return b;
}
void tj(int x,int y,double z)
{
    v[++e]=y;
    w[e]=z;
    next[e]=first[x];
    first[x]=e;
}
void getroot(int x,int fa)
{
    int i;
    size[x]=1;
    maxsize[x]=0;
    for(i=first[x];i!=0;i=next[i])
        if(v[i]!=fa&&vis[v[i]]==0)
        {
            getroot(v[i],x);
            size[x]+=size[v[i]];
            if(maxsize[x]<size[v[i]]) maxsize[x]=size[v[i]];
        }
    if(maxsize[x]<sum-size[x]) maxsize[x]=sum-size[x];
    if(root==0||maxsize[root]>maxsize[x]) root=x;
}
void getd(int x,int fa,int deep)
{
    int i;
    if(a[deep]<d[x]) a[deep]=d[x];
    if(maxdeep<deep) maxdeep=deep;
    for(i=first[x];i!=0;i=next[i])
        if(v[i]!=fa&&vis[v[i]]==0)
        {
            d[v[i]]=d[x]+w[i]-ave;
            getd(v[i],x,deep+1);
        }
}
int judge(int x)
{
    int head,tail,i,j,k,endj,Mdeep=0;
    mx[0]=a[0]=d[x]=0;
    for(i=first[x];i!=0;i=next[i])
        if(vis[v[i]]==0)//不从root递归,而从root的每个子树递归,得到若干不在同一子树上的链 
        {
            d[v[i]]=d[x]+w[i]-ave;
            maxdeep=0;//记录子树v[i]的最大深度 
            getd(v[i],x,1);
            endj=min(U,maxdeep);//endj:路径在子树v[i]中的深度最大值
            head=0;
            tail=-1;
            for(j=min(U-1,Mdeep);j>=L;j--)//枚举子树v[i]深度前的准备:若之前mx[U-1~L]均为-INF,没必要循环一遍 
            {
                q[++tail]=j;
                while(tail>head&&mx[q[tail]]>mx[q[tail-1]])
                {
                    q[tail-1]=q[tail];
                    tail--;
                }
            }
            for(j=1;j<=endj;j++)//j:枚举路径在子树v[i]中的深度 
            {
                if(L-j>=0)
                {
                    q[++tail]=L-j;
                    while(tail>head&&mx[q[tail]]>mx[q[tail-1]])
                    {
                        q[tail-1]=q[tail];
                        tail--;
                    }
                }
                while(head<=tail&&q[head]>U-j) head++;
                if(a[j]+mx[q[head]]>=0)
                {
                    maxdeep=0;
                    getd(x,0,0);
                    for(k=1;k<=Mdeep;k++)//别忘了还原mx[],a[]数组 
                        mx[k]=a[k]=-INF;
					for(k=Mdeep;k<=maxdeep;k++)//别忘了还原mx[],a[]数组 
                        mx[k]=a[k]=-INF;
                    return 1;
                }
            }
            for(j=1;j<=maxdeep;j++)
            {
                if(mx[j]<a[j]) mx[j]=a[j];
                a[j]=-INF;
            }
            if(Mdeep<maxdeep) Mdeep=maxdeep;
        }
    for(i=1;i<=Mdeep;i++)//mx[]改变的范围是1~maxdeep,因此还原为-INF不需要从1到n循环 
        mx[i]=a[i]=-INF;
    return 0;
}
void getans(int x)
{
    double left=ans,right=lim;//二分答案,左闭右开 
    while(right-left>0.0001)//设置精度 
    {
        ave=(left+right)/2;
        if(judge(x)==1) left=ave;
        else right=ave;
    }
    ans=left;
}
void work(int x)
{
    int i;
    vis[x]=1;
    getans(x);//求解经过root的路径的最大满足要求的Ave 
    for(i=first[x];i!=0;i=next[i])
        if(vis[v[i]]==0)
        {
            sum=size[v[i]];
            root=0;
            getroot(v[i],x);
            if(size[v[i]]>L) work(root);//重要优化 
        }
}
int main()
{
    double z;
    int i,x,y;
    INF*=INF;
    scanf("%d%d%d",&n,&L,&U);
    for(i=1;i<n;i++)
    {
        scanf("%d%d%lf",&x,&y,&z);
        tj(x,y,z);
        tj(y,x,z);
        if(lim<z) lim=z;//二分的右边界 
    }
    for(i=1;i<=n;i++)
        mx[i]=a[i]=-INF;
    sum=n;
    getroot(1,0);
    work(root);
    printf("%.3lf",ans);
    return 0;
}

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