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【BZOJ3675】【APIO2014】序列分割 [斜率优化DP]

时间:2017-02-25 12:21:41      阅读:281      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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序列分割

Time Limit: 40 Sec  Memory Limit: 128 MB
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Description

  小H最近迷上了一个分隔序列的游戏。在这个游戏里,小H需要将一个长度为n的非负整数序列分割成k+1个非空的子序列。为了得到k+1个子序列,小H需要重复k次以下的步骤:
  1.小H首先选择一个长度超过1的序列(一开始小H只有一个长度为n的序列——也就是一开始得到的整个序列);
  2.选择一个位置,并通过这个位置将这个序列分割成连续的两个非空的新序列。
  每次进行上述步骤之后,小H将会得到一定的分数。这个分数为两个新序列中元素和的乘积。小H希望选择一种最佳的分割方式,使得k轮之后,小H的总得分最大。

Input

  输入第一行包含两个整数n,k(k+1≤n)。
  第二行包含n个非负整数a1,a2,...,an(0≤ai≤10^4),表示一开始小H得到的序列。

Output

  输出第一行包含一个整数,为小H可以得到的最大分数。

Sample Input

  7 3
  4 1 3 4 0 2 3

Sample Output

  108

  在样例中,小H可以通过如下3轮操作得到108分:
  1.开始小H有一个序列(4,1,3,4,0,2,3)。
  小H选择在第1个数之后的位置将序列分成两部分,并得到4×(1+3+4+0+2+3)=52分。
  2.这一轮开始时小H有两个序列:(4),(1,3,4,0,2,3)。
  小H选择在第3个数字之后的位置将第二个序列分成两部分,并得到(1+3)×(4+0+2+3)=36分。
  3.这一轮开始时小H有三个序列:(4),(1,3),(4,0,2,3)。
  小H选择在第5个数字之后的位置将第三个序列分成两部分,并得到(4+0)×(2+3)=20分。
  经过上述三轮操作,小H将会得到四个子序列:(4),(1,3),(4,0),(2,3)并总共得到52+36+20=108分。

HINT

  2≤n≤100000 , 1≤k≤min(n -1,200)。

Main idea

  将一个序列分成k段,定义权值和为两两段的累加和的乘积,求出最大权值和。

Source

  首先发现n<=10^5,k<=200,我们先想这应该是一道DP,然后发现了原题中的操作(每次分为两段然后再分)经过分配是可以转化为题意这样的,这样的话答案就与分的顺序无关了。
  一开始我想到了一个O(n^3*k)的做法,每次分割出i~j段,然后发现由于与顺序无关这个性质,可以转化成每次分割第i个位置, 那么我们得到了状态:f[a][i]表示分割第a次,第a次在第i个位置分的答案。
  然后立马想到了转移方程:f[a][i]=max(f[a][i],f[a-1][j]+s[j]*(s[i]-s[j])) (其中s[i]表示1~i的和),这样的话效率是O(n^2*k),然后我们考虑如何优化。大胆猜测可以使用斜率优化
  首先假定k<j,且j的决策更优,那么使得条件成立的式子(以下f[j]表示f[a-1][j]):

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  令x[i]表示f[a-1][i]-s[i]*s[i],y[i]表示s[i],该式子即可表示为:(x[j]-x[k]) / (y[j]-y[k]) > -s[i]
  然后斜率优化维护一下上凸壳(取max值)即可,效率即为O(n*k)。
  注意一下内存限制128MB,所以我们将第一维a滚动即可,由于用的是斜率优化维护凸壳,所以我们一开始需要将a[i]=0的去掉否则答案会偏小。

  PS:
  总结一下斜率优化推式子的精髓:假定k<j且j的决策更优,然后列出不等式,去掉只与i有关的项(这时候可能存在s[j]*s[i]这种项式),然后将不等式移项,使得不等号右边仅有与s[i]有关的项(即与j,k无关),然后根据最大值或者最小值决定维护上凸壳或下凸壳。

Code

技术分享
 1 #include<iostream>  
 2 #include<algorithm>  
 3 #include<cstdio>  
 4 #include<cstring>  
 5 #include<cstdlib>  
 6 #include<cmath>  
 7 using namespace std;  
 8    
 9 const int ONE=100001;
10   
11 int T,n,m;
12 int a[ONE];
13 int tou,wei;
14 long long s[ONE];
15 long long f[3][ONE];
16 int q[ONE];
17   
18 int get() 
19 {    
20         int res=1,Q=1;char c;    
21         while( (c=getchar())<48 || c>57 ) 
22         if(c==-)Q=-1; 
23         res=c-48;     
24         while( (c=getchar())>=48 && c<=57 )    
25         res=res*10+c-48;    
26         return res*Q;    
27 }
28   
29 double slope(int a,int j,int k)
30 {
31         double xj,xk,yj,yk;
32         xj=f[!a][j]-s[j]*s[j];  xk=f[!a][k]-s[k]*s[k];
33         yj=s[j];    yk=s[k];
34         return (xj-xk)/(yj-yk);
35 }
36   
37 int main()
38 {
39     //  freopen("s.in","r",stdin);  
40         //freopen("s.out","w",stdout);
41         T=get();    m=get();
42           
43         int begin=0;
44         for(int i=1;i<=T;i++)
45         {
46             a[i]=get();
47             if(a[i]) a[++n]=a[i];
48         }
49         for(int i=1;i<=n;i++) s[i]=s[i-1]+a[i];
50           
51         int A=0,B=1,jishu=0;
52         for(int a=1;a<=m;a++)
53         {
54             swap(A,B);
55             tou=wei=1;
56             for(int i=1;i<=n;i++)
57             {
58                 while(tou<wei && slope(B,q[wei],q[wei-1]) < slope(B,i,q[wei])) wei--;
59                 q[++wei]=i;
60                   
61                 while(tou<wei && slope(B,q[tou+1],q[tou]) > -s[i]) tou++;
62                   
63                 f[B][i]=max(f[B][i],f[A][q[tou]] + s[i]*s[q[tou]] - s[q[tou]]*s[q[tou]] );
64             }
65         }
66           
67         printf("%lld",f[B][n]);
68 }
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