51nod 1488 帕斯卡小三角 单调栈维护凸壳+二分

本文介绍了一种利用单调栈维护凸壳并结合二分查找优化最短路径算法的方法。通过预处理数组和巧妙地推导公式,实现了快速查询两点间最短路径的目标。适用于大规模数据集,特别适合于动态规划问题中路径规划的应用。

题意

f(1,j)=a[j], 1≤j≤n.
f(i,j)=min(f(i-1,j),f(i-1,j-1))+a[j], 2≤i≤n, i≤j≤n.
a是一个长度为n的数组。现在有若干个询问,输入x,y,求f(x,y)
n,q<=100000

分析

显然要求的是从第一层某个点(1,s)到(x,y)的最短路径。
yy一下不难发现路径必然是从某个(1,s)走到(x-y+s,s)然后再沿着对角线走到(x,y)。
那么ans=a[s]*(x-y+s)+c[y]-c[s]
把式子画一画,然后用单调栈维护一个凸壳。每次找答案的时候在上面二分即可。

代码

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;

const int N=100005;

int n,m,a[N],c[N],ans[N],q[N];
struct data{int x,y,id;}w[N];

int read()
{
    int x=0,f=1;char ch=getchar();
    while (ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
    while (ch>='0'&&ch<='9'){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();}
    return x*f;
}

bool cmp(data a,data b)
{
    return a.y<b.y;
}

double get_k(int j,int k)
{
    return (double)(a[j]*j-a[k]*k-c[j]+c[k])/(a[k]-a[j]);
}

int get_ans(int s,int x,int y)
{
    return a[s]*(x-y+s)+c[y]-c[s];
}

void solve()
{
    int head=1,tail=0,now=1;
    for (int i=1;i<=n;i++)
    {
        while (head<=tail&&a[q[tail]]>=a[i]) tail--;
        while (head<tail&&get_k(q[tail-1],q[tail])<get_k(q[tail],i)) tail--;
        q[++tail]=i;
        while (now<=m&&w[now].y==i)
        {
            int x=w[now].x,y=w[now].y,l=head,r=tail-1;
            while (l<=r)
            {
                int mid=(l+r)/2;
                if (get_ans(q[mid],x,y)<get_ans(q[mid+1],x,y)) r=mid-1;
                else l=mid+1;
            }
            ans[w[now].id]=get_ans(q[r+1],x,y);
            now++;
        }
    }
}

int main()
{
    n=read();
    for (int i=1;i<=n;i++) a[i]=read(),c[i]=a[i]+c[i-1];
    m=read();
    for (int i=1;i<=m;i++) w[i].x=read(),w[i].y=read(),w[i].id=i;
    sort(w+1,w+m+1,cmp);
    solve();
    for (int i=1;i<=m;i++) printf("%d\n",ans[i]);
    return 0;
}
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