P10045 [CCPC 2023 北京市赛] 线段树 Solution

Description

给定序列 a=(a1,a2,⋯ ,an)a=(a_1,a_2,\cdots,a_n)a=(a1,a2,,an),有 mmm 个操作分两种:

  • add⁡(l,r,x)\operatorname{add}(l,r,x)add(l,r,x):对每个 i∈[l,r]i\in[l,r]i[l,r] 执行 ai←ai+xa_i\gets a_i+xaiai+x.
  • query⁡(l,r)\operatorname{query}(l,r)query(l,r):求 (∏i=lrai) mod 220(\prod\limits_{i=l}^r a_i) \bmod 2^{20}(i=lrai)mod220.

Limitations

1≤n,m≤2×1051 \le n,m \le 2\times 10^51n,m2×105
1≤l≤r≤n1 \le l \le r \le n1lrn
1≤a<2201 \le a < 2^{20}1a<220,且为奇数.
0≤x<2200 \le x < 2^{20}0x<220,且为偶数.
4s,1GB4\text{s},1\text{GB}4s,1GB

Solution

使用线段树,每个点维护多项式 ∏i=lr(ai+x)\prod\limits_{i=l}^r(a_i+x)i=lr(ai+x),不妨设 fi=[xi]∏i=lr(ai+x)f_i=[x^i]\prod\limits_{i=l}^r(a_i+x)fi=[xi]i=lr(ai+x).
考虑区间加 kkk,由于 kkk 为偶数,可以用二项式定理,得到:
fi′=∑i=0∑j=0(kj×fi+j×(i+jj))f^{\prime}_i=\sum\limits_{i=0}\sum\limits_{j=0}(k^j\times f_{i+j}\times \binom{i+j}{j})fi=i=0j=0(kj×fi+j×(ji+j)).
不难发现只用维护 f0∼f19f_0 \sim f_{19}f0f19.
因此时间复杂度 O(c2nlog⁡n)O(c^2n\log n)O(c2nlogn),空间复杂度 O(cn)O(cn)O(cn),其中 c=20c=20c=20 为项数.
要卡常,用 & 1048575 代替 % 1048576 可显著加快速度.

Code

4.39KB,3.62s,30.73MB  (in total, C++20 with O2)4.39\text{KB},3.62\text{s},30.73\text{MB}\;\texttt{(in total, C++20 with O2)}4.39KB,3.62s,30.73MB(in total, C++20 with O2)
fastio 删了.

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

using i64 = long long;
using ui64 = unsigned long long;
using i128 = __int128;
using ui128 = unsigned __int128;
using f4 = float;
using f8 = double;
using f16 = long double;

template<class T>
bool chmax(T &a, const T &b){
	if(a < b){ a = b; return true; }
	return false;
}

template<class T>
bool chmin(T &a, const T &b){
	if(a > b){ a = b; return true; }
	return false;
}

constexpr int mask = 1048575, L = 20;

namespace fastio {}
using fastio::read;
using fastio::write;

namespace poly {
	array<array<int, L + 1>, L + 1> C;
	
	struct Poly {
		vector<int> p;
		inline Poly() {}
		inline Poly(int val) : p(2) { p[0] = val; p[1] = 1; }
		inline void resize(int n) { p.resize(n); }
		inline int size() const { return p.size(); }
		inline int& operator[](int i) { return p[i]; }
		inline int operator[](int i) const { return p[i]; }
	};
	
	Poly operator*(const Poly& a, const Poly& b) {
		const int n = a.size(), m = b.size();
		Poly c; c.resize(min(n + m - 1, L));
		for (int i = 0; i < n; i++)
			for (int j = 0; j < m && i + j < L; j++)
				c[i + j] = (c[i + j] + 1LL * a[i] * b[j]) & mask;
		return c;
	}
	
	Poly operator+(const Poly& a, int k) {
		const int l = a.size();
		Poly r; r.resize(l);
		for (int i = 0; i < l; i++) {
			for (int j = 0, pw = 1; i + j < l; j++) {
				r[i] = (((1LL * pw * a[i + j]) & mask) * C[i + j][j] + r[i]) & mask;
				pw = (1LL * pw * k) & mask;
			}	
		}
		return r;
	}
	
	inline void init() {
		for (int i = 0; i <= L; i++) {
			C[i][0] = 1;
			for (int j = 1; j <= i; j++)
				C[i][j] = (C[i - 1][j] + C[i - 1][j - 1]) & mask;
		}
	}
}

namespace seg_tree {
	using poly::Poly;
	struct Node {
		int l, r, tag;
		Poly poly;
	};
	
	inline int ls(int u) { return 2 * u + 1; }
	inline int rs(int u) { return 2 * u + 2; }
	
	struct SegTree {
		vector<Node> tr;
		SegTree() {}
		SegTree(const vector<int>& a) {
			const int n = a.size();
			tr.resize(n << 1);
		    build(0, 0, n - 1, a);
		}
		
		inline void pushup(int u, int mid) {
			tr[u].poly = tr[ls(mid)].poly * tr[rs(mid)].poly;
		}
		
		inline void apply(int u, int k) {
			tr[u].tag = (tr[u].tag + k) & mask;
			tr[u].poly = tr[u].poly + k;
		}
		
		inline void pushdown(int u, int mid) {
			if (!tr[u].tag) return;
			apply(ls(mid), tr[u].tag), apply(rs(mid), tr[u].tag);
			tr[u].tag = 0;
		}
		
		inline void build(int u, int l, int r, const vector<int>& a) {
			tr[u].l = l, tr[u].r = r;
			if (l == r) {
				tr[u].poly = a[l];
				return;
			}
			const int mid = (l + r) >> 1;
			build(ls(mid), l, mid, a), build(rs(mid), mid + 1, r, a);
			pushup(u, mid);
		}
		
		inline void add(int u, int l, int r, int k) {
			if (l <= tr[u].l && tr[u].r <= r) return apply(u, k);
			const int mid = (tr[u].l + tr[u].r) >> 1;
			pushdown(u, mid);
			if (l <= mid) add(ls(mid), l, r, k);
			if (r > mid) add(rs(mid), l, r, k);
			pushup(u, mid);
		}
		
		inline int query(int u, int l, int r) {
			if (l <= tr[u].l && tr[u].r <= r) return tr[u].poly[0];
			const int mid = (tr[u].l + tr[u].r) >> 1;
			int res = 1;
			pushdown(u, mid);
			if (l <= mid) res = (res * query(ls(mid), l, r)) & mask;
			if (r > mid) res = (res * query(rs(mid), l, r)) & mask;
			return res;
		}
		
		inline void range_add(int l, int r, int x) { add(0, l, r, x); }
		inline int range_prod(int l, int r) { return query(0, l, r); }
	};
}

using poly::init;
using seg_tree::SegTree;

signed main() {
	ios::sync_with_stdio(0);
	cin.tie(0), cout.tie(0);
	
	const int n = read<int>(), m = read<int>();
	vector<int> a(n);
	for (int i = 0; i < n; i++) a[i] = read<int>();
	
	init();
	SegTree sgt(a);
	for (int i = 0; i < m; i++) {
		int op = read<int>(), l = read<int>(), r = read<int>();
		l--, r--;
		if (op == 1) sgt.range_add(l, r, read<int>());
		else write(sgt.range_prod(l, r)), putchar_unlocked('\n');
	}
	return 0;
}
### 2023 CCPC河南区比题目及解析 #### 动态规划的应用——E.矩阵游戏 在2023年的CCPC河南站比中,有一道名为“矩阵游戏”的题目引起了广泛关注。该题的核心在于如何通过优化算法降低时间复杂度,从而实现高效求解。最初可以采用暴力递归的方式解决问题,但由于其指数级的时间复杂度,在大规模数据下显然不可行。因此,引入动态规划的思想成为必然选择[^1]。 以下是基于动态规划解决此问题的一个简单代码示例: ```python def dp_matrix_game(matrix, n, m): # 初始化dp数组 dp = [[0 for _ in range(m)] for __ in range(n)] # 边界条件初始化 dp[0][0] = matrix[0][0] # 填充dp表 for i in range(1, n): dp[i][0] = dp[i-1][0] + matrix[i][0] for j in range(1, m): dp[0][j] = dp[0][j-1] + matrix[0][j] for i in range(1, n): for j in range(1, m): dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-1]) + matrix[i][j] return dp[n-1][m-1] ``` 这段代码展示了如何利用二维动态规划来计算从左上角到右下角的最大路径和,其中`matrix`是一个给定的整数矩阵,而`n`和`m`分别表示矩阵的行数和列数。 #### 排列与质数问题分析——K题 另一道值得讨论的是关于排列与质数的问题(K题)。对于较小规模的情况(`n<10`),可以直接使用暴力枚举的方法找出符合条件的所有排列组合;而对于稍大一点的数据范围,则可以通过特定模式简化运算过程。具体而言,当输入参数位于区间 `[5,9]` 中时,只需依次打印从小到大的奇数序列后再接续偶数值即可满足题目需求[^2]。 例如,针对某个具体的测试样例 `n=7`, 输出应为:`1 3 5 7 2 4 6`. --- ### 参经验分享 参加此类竞不仅考验选手的技术实力,同时也对其心理素质提出了较高要求。回顾去年的比经历,团队成员之间缺乏有效沟通以及对未知领域探索不足成为了失利的主要原因所在。为了避免再次发生类似状况,建议未来参者们提前做好充分准备: - **熟悉常用算法模板**: 如图论、字符串处理等领域经典模型; - **加强合作意识培养**: 定期开展模拟训练活动增进默契程度; - **保持良好心态调整策略**: 面对难题不要轻易放弃尝试多种思路寻找突破口. ---
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