2023NOIP A层联测40 暴力操作

文章讲述了在一个给定的整数序列中,通过选择合适的因子进行整数除法操作,以最小化总成本K,使最终序列保持奇数长度且中位数尽可能小。利用二分查找和优化策略,作者提出了一个O(nlogm+nlogm)的时间复杂度算法。

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题目大意

有一个长为nnn的序列aia_iai,你可以选择一个iii花费cxc_xcx(x∈[1,m])(x\in[1,m])(x[1,m])aia_iai变为⌊aix⌋\lfloor\dfrac{a_i}{x}\rfloorxai,你总共有KKK元,求最终序列的中位数最小是多少。保证nnn为奇数。

1≤n,m≤5×105,1≤ai≤m,1≤ci,K≤1091\leq n,m\leq 5\times 10^5,1\leq a_i\leq m,1\leq c_i,K\leq 10^91n,m5×105,1aim,1ci,K109


题解

首先,我们知道⌊⌊tx⌋y⌋=⌊txy⌋\lfloor\dfrac{\lfloor\frac tx\rfloor}{y}\rfloor=\lfloor\dfrac{t}{xy}\rflooryxt=xyt,那么我们可以用ci×j=min⁡(ci×j,ci+cj)c_{i\times j}=\min(c_{i\times j},c_i+c_j)ci×j=min(ci×j,ci+cj)来更新所有ccc值,这样我们就可以得到用若干次除法将aia_iai除以一个数的最小代价。更新所有ccc值的时间复杂度为O(∑i=1mmi)=O(mln⁡m)O(\sum\limits_{i=1}^m\dfrac mi)=O(m\ln m)O(i=1mim)=O(mlnm)

二分答案midmidmid,我们需要让⌈n2⌉\lceil\dfrac n2\rceil2naia_iai都小于等于midmidmid。对于每个aia_iai,我们可以二分求出最小的x0x_0x0使得⌊aix0⌋≤mid\lfloor\dfrac{a_i}{x_0}\rfloor\leq midx0aimid,那么我们取x≥x0x\geq x_0xx0即可使得⌊aix⌋≤mid\lfloor\dfrac{a_i}{x}\rfloor\leq midxaimid,我们在大于等于x0x_0x0xxx中取cxc_xcx的最小值,预处理一个后缀最小值即可。

求出将每个aia_iai降到≤mid\leq midmid的最小代价wiw_iwi后,将wiw_iwi从小到大排序,然后取代价最小的⌈n2⌉\lceil\dfrac n2\rceil2nwiw_iwi,,记这些wiw_iwi的和为sumsumsum。如果sum≤Ksum\leq KsumK,则midmidmid合法;否则,midmidmid不合法。

这样做的话,时间复杂度为O(nlog⁡mlog⁡n)O(n\log m\log n)O(nlogmlogn)。我们考虑优化。

我们可以先将aia_iai从小到大排序,那么随着aia_iai的增加,x0x_0x0也是单调不降的,那么我们用一个双指针就可以O(n)O(n)O(n)求出所有aia_iai对应的x0x_0x0,并求出将这个aia_iai降到≤mid\leq midmid的最小代价wiw_iwi。我们发现,此时wiw_iwi也是单调不降的,于是就不用排序了。一次判断midmidmid是否合法的时间复杂度为O(n)O(n)O(n),那么总时间复杂度为O(nlog⁡m)O(n\log m)O(nlogm)

因为中位数可能为000,所以需要求除数大于mmm的情况,可以将这类情况的最小代价存储在cm+1c_{m+1}cm+1中。具体操作见代码。

总时间复杂度为O(mln⁡m+nlog⁡m)O(m\ln m+n\log m)O(mlnm+nlogm)

code

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=500000;
int n,m,k,a[N+5],c[N+5],s[N+5],w[N+5];
bool check(int mid){
	int x=1;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		if(a[i]<=mid){
			w[i]=0;continue;
		}
		while(a[i]/x>mid) ++x;
		w[i]=s[x];
	}
	int tmp=0;
	for(int i=1;i<=n/2+1;i++){
		tmp+=w[i];
		if(tmp>k) return 0;
	}
	return 1;
}
int main()
{
//	freopen("opt.in","r",stdin);
//	freopen("opt.out","w",stdout);
	scanf("%d%d%d",&n,&m,&k);
	for(int i=1;i<=n;i++){
		scanf("%d",&a[i]);
	}
	for(int i=1;i<=m;i++){
		scanf("%d",&c[i]);
	}
	sort(a+1,a+n+1);
	for(int i=1;i<=m;i++){
		for(int j=2;i*j<=m;j++){
			c[i*j]=min(c[i*j],c[i]+c[j]);
		}
	}
	s[m]=c[m];s[m+1]=1e9+1;
	for(int i=m-1;i>=1;i--) s[i]=min(s[i+1],c[i]);
	for(int i=1;i<=m;i++){
		for(int j=2;;j++){
			if(i*j>m){
				s[m+1]=min(s[m+1],s[i]+s[j]);
				break;
			}
		}
	}
	for(int i=m;i>=1;i--) s[i]=min(s[i+1],s[i]);
	int l=0,r=m,mid;
	while(l<=r){
		mid=l+r>>1;
		if(check(mid)) r=mid-1;
		else l=mid+1;
	}
	printf("%d",r+1);
	return 0;
}
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