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wqs二分
2020-2021:teams:farmer_john:jjleo:wqs二分
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=======WQS二分======= * wqs二分可以解决形如在$n$个物品中选$k$个物品最大化/最小化总价值。直接dp一般是$O(nk)$的,而如果题目满足下面的条件并且可以用$O(n)$时间在不考虑选择物品个数的情况下计算出最大值/最小值,就可以用wqs二分做到$O(n \log n)$。 * 以最大化价值为例,设$x$表示选择物品的个数,设$f(x)$表示选$x$个物品的最大值,如果$f(x)$关于$x$是凸函数或凹函数,那么图象就是一个凸包。虽然我们不知道具体凸包长什么样,但是我们可以利用凸包的性质,通过二分直线的斜率使得这条直线与$(k,f(k))$这个点“相切”,从而间接得到$f(k)$的值。 * 以凸函数为例,由于图像是一个凸包,所以一条直线,如果想让直线与图象有交点的情况下截距最大,那么直线一定恰好经过凸包上的一个点,此时我们通过下面的方法求出这个点后,如果这个点的横坐标$<k$,那么减少斜率,否则增大斜率。 * 设直线为斜率为$mid$,直线方程即为$y = mid \times x + b$那么截距为$y - mid \times x$,当直线经过每个点时截距为$f(x) - mid \times x$,设经过$z$时截距最大,那么$\max\{f(x) - mid \times x\} = f(z) - mid \times z$。也就是说如果给每个物品的价值减少$mid$,那么最大化价值时选择的物品数就是$z$,此时不用考虑需要选择的物品数,只需要记录每个状态选择了几个物品即可,一般通过一次dp即可获得结果。假设最后得到的斜率为$l$,此时最大截距为$b$,那么答案即为$b + l * k$。 * 需要注意,一般题目中的$f(x)$可能并不是严格凸或者严格凹,因此可能出现连续的点对应斜率相同,二分的时候要注意边界问题。 * 可以开一个结构体记录dp状态的最大值以及取得此时最大值的选取物品数,大幅简化代码编写的复杂度。 =====CF739E===== * 题意:抓宝可梦,有$n$个宝可梦和$a$个普通球和$b$个超级球,每种球抓到每个宝可梦的概率不同,对一个宝可梦可以不用球、只用普通球或超级球、两种球都用(抓到只算一个),求抓到宝可梦数量期望的最大值。 * 题解:可以发现,只考虑某一种球的情况下,用$x$个该球能抓到宝可梦数量期望是上凸的,因此可以wqs二分套wqs二分。外层二分普通球的斜率,内层二分超级球的斜率。 =====林克卡特树===== * 题意:给出一颗$n$个节点的树,每条边有边权,从中挑选$k+1$个互不相交的链,使得所有被选中的边的权值和最大。 * 题解:设$f(x)$为选择$x$个互不相交的链的边权最大值,这个函数也是上凸的,太菜了不会证。然后就可以wqs二分转化为树形dp,每条链附加一个$-mid$的权值即可。这个树形dp的过程非常巧妙,通过微调枚举顺序减少了代码的复杂度。设$f[x][i]$表示只考虑点$x$所在的子树,且点$x$的度为$i$时的最大权值,因为只能出现链所以$0 \le i \le 2$,子树中代码如下,注意枚举顺序不能改,因为前两个转移都用到了上次的结果。<code cpp>void dfs(int i, int fa){ f[i][0] = Data(0, 0), f[i][1] = f[i][2] = Data(-mid, 1); for(int j = 0;j < v[i].size();j++){ int x = v[i][j].first, y = v[i][j].second; if(x == fa) continue; dfs(x, i); Data g = max(f[x][0], max(f[x][1], f[x][2])); f[i][2] = max(f[i][1] + f[x][1] + Data(y + mid, -1), f[i][2] + g); f[i][1] = max(f[i][0] + f[x][1] + Data(y, 0), f[i][1] + g); f[i][0] = max(f[i][0], f[i][0] + g); } }</code> =====Tree I===== * 题意:给出一个$n$个点的图,每条边有权值和黑白色两种颜色,求恰好有$k$条白边的最小生成树。 * 题解:设$f(x)$为选$x$个白边的最小生成树,这个函数是下凸的。给每个白边减去$mid$跑Kruskal即可。这里优先选白边,那么每次得到的是数个共线点中最靠右的点,二分边界时要注意一下。 =====CF1279F===== * [[educational_codeforces_round_79_rated_for_div._2_virtual_participation|F题]]
2020-2021/teams/farmer_john/jjleo/wqs二分.txt
· 最后更改: 2020/06/25 23:07 由
jjleo
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