@[斜率優化]

Description

P教授要去看奥运,但是他舍不下他的玩具,于是他决定把所有的玩具运到北京。他使用自己的压缩器进行压

缩,其可以将任意物品变成一堆,再放到一种特殊的一维容器中. P教授有编号为\(1 .. N\)的\(N\)件玩具,第\(i\)件玩具经过压缩后变成一维长度为\(C_i\).为了方便整理, P教授要求在一个一维容器中的玩具编号是连续的。同时如果一个一维容

器中有多个玩具,那么两件玩具之间要加入一个单位长度的填充物,形式地说如果将第i件玩具到第j个玩具放到一个容器中,那么容器的长度将为 $$x = j - i + \sum_{k = i}^{j} C_i$$ 制作容器的费用与容器的长度有关,根据教授研究,如果容器长度为\(x\), 其制作费用为\((X-L)^2\). 其中\(L\)是一个常量。P教授不关心容器的数目,他可以制作出任意长度的容器,甚至超过\(L\). 但他希望费用最小.

Input

第一行输入两个整数N,L.接下来N行输入\(C_i\). \(1 <= N <= 50000, 1 <= L, C_i <= 10^7\)

Output

输出最小费用

Sample Input

5 4
3
4
2
1
4

Sample Output

1

Solution

典型的斜率優化DP

令\(f[i]\)記錄標號為從\(1\)到\(i\)的玩具全部壓縮好所需要的最小費用, 則可以得到DP递推式$$f[i] = min_{j = 0}^{i - 1}(f[j] + (sum[i] - sum[j] + i - j - 1 - L)^2)$$其中\(sum[i]\)記錄編號從\(1\)到\(i\)的玩具的長度總和.

假設在\(i > j > k\)中, 對於\(i\)有\(j\)比\(k\)優, 則$$f[j] + (sum[i] - sum[j] + i - j - 1 - L)^2 < f[k] + (sum[i] - sum[k] + i - k - 1 - L)^2$$

化簡得到

\[\frac{(f[j] + b[j]^2) - (f[k] + b[k]^2)}{b[j] - b[k]} < 2 * a[i]
\]

其中$$a[i] = sum[i] + 1 - L$$$$b[i] = sum[i] + i$$

*Hint: 化簡有一定技巧. 一般來說, 化簡得到的結果要把含\(i\)的項移至等號右邊, 不含\(i\)的項移至左邊, 以方便後續運算.

可以將這個除法式子理解為所謂的斜率, 記為\(slope(j, k)\)

然後用隊列來維護DP. 具體過程如下:

  1. 對於隊頭的兩個元素, 假如有\(slope(queue[head + 1], queue[head]) > 2 * a[i]\)則說明隊列中第二個元素比第一個優, 隊頭出隊.
  2. 此時可以確保隊頭元素是最優解, 用隊頭元素計算出\(f[i]\)的數值
  3. 在有了\(f[i]\)的值的情況下, 就可以在隊尾進行維護了. 對於隊尾的兩個元素記為\(x, y(x > y)\), 假如有\(slope(x, y) > slope(i, x)\)則說明\(x\)是無用的, 可以出隊. 具體證明如下: (1). 假如\(slope(x, y) > slope(i, x) > 2 * a[i]\), 則雖然有\(x\)比\(i\)優, 但又有\(y\)比\(x\)優, 因此\(x\)可出隊; (2). 假如\(slope(x, y) > slope(i, x) < 2 * a[i]\), 則有\(i\)比\(x\)優, \(x\)可出隊.
  4. 將\(i\)加入隊尾

維護過程結束. 注意每一步的順序, 都是有先後性的, 不要搞反.

然後再說道一個點, 這一題一定要開\(long long\)

感覺現階段推公式的能力還要加強, 這一坨東西我推錯了好多次QAQ

附上代碼

#include<cstdio>
#include<cctype>
#include<cstring>
using namespace std;
inline long long read()
{
long long x = 0, flag = 1;
char c;
while(! isdigit(c = getchar()))
if(c == '-')
flag *= - 1;
while(isdigit(c))
x = x * 10 + c - '0', c = getchar();
return x * flag;
}
const long long N = 1 << 16;
long long c[N];
long long sum[N];
long long a[N], b[N];
long long queue[N];
long long f[N];
inline long long sqr(long long x)
{
return x * x;
}
inline long double slope(long long x, long long y)
{
return (long double)((f[x] + sqr(b[x])) - (f[y] + sqr(b[y]))) / (long double)(b[x] - b[y]);
}
int main()
{
#ifndef ONLINE_JUDGE
freopen("BZOJ1010.in", "r", stdin);
freopen("BZOJ1010.out", "w", stdout);
#endif
long long n = read(), l = read();
sum[0] = 0;
a[0] = - 1 - l;
b[0] = 0;
for(long long i = 1; i <= n; i ++)
{
c[i] = read();
sum[i] = c[i] + sum[i - 1];
a[i] = sum[i] + i - 1 - l;
b[i] = sum[i] + i;
}
long long head = 0, tail = 1;
queue[head] = 0;
memset(f, 0, sizeof(f));
for(long long i = 1; i <= n; i ++)
{
while(head + 1 < tail && slope(queue[head + 1], queue[head]) < 2 * (float)a[i])
head ++;
f[i] = f[queue[head]] + sqr(a[i] - b[queue[head]]);
while(head + 1 < tail && slope(queue[tail - 1], queue[tail - 2]) > slope(i, queue[tail - 1]))
tail --;
queue[tail ++] = i;
}
printf("%lld\n", f[n]);
}

順便, 這裡想借這一題, 寫一點關於斜率優化的深層次理解, 主要圍繞隊列的維護方面. 首先是入隊, 為什麼要通過這種方式確定隊尾元素的保留還是彈出? 為什麼在\(slope(i, queue[tail - 1]) > 2 * a[i]\)的情況下仍然要將\(i\)入隊? 主要是出於對後效性的考慮. 對於\(2 * a[i]\)不難看出, 它是隨著\(i\)的增大而遞增的. 因此, 對於一個\(i\), 雖然在當前不一定是最優的, 但在之後可能成為最優解, 因此要入隊. 因此在隊尾出隊的原則, 應該是與當前的\(a[i]\)無關的. 至於在隊頭出隊的原則, 也是在考慮到\(2 * a[i]\)的單調性以及確保無後效性的情況下才出隊的.

另外一點就是關於判斷一道題是否可以進行斜率优化. 這主要取決於等式右邊的斜率是否滿足單調性. 雖然說從隊尾出隊的元素與斜率無關, 但是隊頭出隊的元素是需要依賴於斜率的單調性的. 因此斜率是否滿足單調性可以作為一題是否可以採用 常規 的斜率优化的判斷依據.(假如不滿足, 還可以採用特殊的方法優化DP)

BZOJ1010玩具裝箱Toy的更多相关文章

  1. [BZOJ1010]玩具装箱toy(斜率优化)

    Description P教授要去看奥运,但是他舍不下他的玩具,于是他决定把所有的玩具运到北京.他使用自己的压缩器进行压缩,其可以将任意物品变成一堆,再放到一种特殊的一维容器中.P教授有编号为1... ...

  2. BZOJ-1010 玩具装箱toy (斜率优化)

    题目大意:将n个数分成若干组,并且每组的数在原数组中应是连续的,每组会产生的代价为sum(i)-sum(j)+i-j-1-m,m为已知的常数.求最小代价. 题目分析:定义dp(i)表示将前 i 个元素 ...

  3. [NOIP2016day1T1] 玩具迷題(toy)

    题目描述 小南有一套可爱的玩具小人, 它们各有不同的职业. 有一天, 这些玩具小人把小南的眼镜藏了起来. 小南发现玩具小人们围成了一个圈,它们有的面朝圈内,有的面朝圈外.如下图: 这时singer告诉 ...

  4. bzoj1010 玩具装箱

    玩具装箱 P教授要去看奥运,但是他舍不下他的玩具,于是他决定把所有的玩具运到北京.他使用自己的压缩器进行压缩,其可以将任意物品变成一堆,再放到一种特殊的一维容器中.P教授有编号为1...N的N件玩具, ...

  5. Noip2016day1 玩具迷题toy

    题目描述 小南有一套可爱的玩具小人, 它们各有不同的职业. 有一天, 这些玩具小人把小南的眼镜藏了起来. 小南发现玩具小人们围成了一个圈,它们有的面朝圈内,有的面朝圈外.如下图: 这时singer告诉 ...

  6. BZOJ1010玩具装箱 - 斜率优化dp

    传送门 题目分析: 设\(f[i]\)表示装前i个玩具的花费. 列出转移方程:\[f[i] = max\{f[j] + ((i - (j + 1)) + sum[i] - sum[j] - L))^2 ...

  7. luogu3195/bzoj1010 玩具装箱(斜率优化dp)

    推出来式子然后斜率优化水过去就完事了 #include<cstdio> #include<cstring> #include<algorithm> #include ...

  8. P3195 [HNOI2008] 玩具装箱(斜率优化DP)

    题目链接 设\(d[i]\)为将前 \(i\) 个玩具装入箱中所需得最小费用 容易得到动态转移方程: \[d[i] = min(d[j] + (s[i]-s[j]+i-j-1-L)^2), (j< ...

  9. HNOI2008题目总结

    呜呼..NOI前一个月正式开始切BZOJ了……以后的题解可能不会像之前的零散风格了,一套题我会集中起来发,遇到一些需要展开总结的东西我会另开文章详细介绍. 用了一天的时间把HNOI2008这套题切了… ...

随机推荐

  1. leetcode-9-basic-binary search

    278. First Bad Version You are a product manager and currently leading a team to develop a new produ ...

  2. nRF52-PCA10040——Overview

    Overview Zephyr applications use the nrf52_pca10040 board configuration to run on the nRF52 Developm ...

  3. try_except__异常处理

    try...except.raise 一.try...except 有时候我们写程序的时候,会出现一些错误或异常,导致程序终止.例如,做除法时,除数为0,会引起一个ZeroDivisionError ...

  4. Linux学习-灾难复原的考虑

    硬件损毁,且具有完整备份的数据时 由于是硬件损毁,所以我们不需要考虑系统软件的不稳定问题,所以可以直接将完整的系统复原回去 即可. 由于软件的问题产生的被攻破资安事件 由于系统的损毁是因为被攻击,此时 ...

  5. Selenium WebDriver-操作页面下拉列表

    #encoding=utf-8 import unittest import time import chardet from selenium import webdriver class Visi ...

  6. python基础-爬虫

    爬虫引入 爬虫: 1 百度:搜索引擎 爬虫:spider   种子网站开始爬,下载网页,分析链接,作为待抓取的网页 分词 index:词--->某个结果 Page rank(1 网站很大(互链) ...

  7. FastText 介绍

    FastText 介绍 在面试百度的NLP工程师时,被问及常用的词向量表示学习方法有哪些,我说知道word2vec,然后大佬又问我知道FastText么... 这就很尴尬了,不会! 不同于word2v ...

  8. 递归函数的写法(以strcpy函数为例)

    1. 递归函数模板 递归的前提是,找到一个公共子问题(或公共操作),然后将该函数构造为递归函数. retType function( ... ) { 结束条件 { [处理] 返回 } 递归条件 { [ ...

  9. 用JS去掉前后空格或中间空格大全

    1.  去掉字符串前后所有空格: -- js实现trim功能 //去除字符串前后所有空 function Trim(str) { return str.replace(/(^\s*)|(\s*$)/g ...

  10. HDU-2768 Cat vs. Dog

    题意一开始是理解错的...结果就各种WA啦~ 对于两个观众,假如有某只宠物,一个人讨厌另一个人却喜欢,这两个人就是有矛盾的,连边. 最后求最小顶点覆盖.因为把这个覆盖点集去掉的话剩下的图中没有两个点是 ...