OJ题号:
BZOJ1010
思路:
斜率优化动态规划。
由题意得状态转移方程为$f_i=\displaystyle{\min_{j=0}^{i-1}}\{f_j+\left(i-j-1+\displaystyle{\sum_{k=j+1}^i}c_k-L\right)^2\}$。
用$a_i$表示$c_i$的前缀和,则原式为$f_i=\displaystyle{\min_{j=0}^{i-1}}\{f_j+\left(i-j-1+a_i-a_j-L\right)^2\}$。
考虑现在有两个状态$j$和$k$都可以转移到$i$。
假设$j$比$k$更优,则有:$f_j+\left(i-j-1+a_i-a_j-L\right)^2<f_k+\left(i-k-1+=a_i-a_k-L\right)^2$。
将与$i$有关的项提取出来,设$x=i-1+a_i-L$。
则原式变为$f_j+\left(x-j-a_j\right)^2<f_k+\left(x-k-a_k\right)^2$。
化简得$f_j+\left(j+a_j\right)^2-f_k-\left(k+a_k\right)^2<2x(j+a_j-k-a_k)$。
即$\frac{f_j+\left(j+a_j\right)^2-f_k-\left(k+a_k\right)^2}{(j+a_j-k-a_k)}<2x$。
对于状态$j<k<l$,若要使$k$为一个有用的状态,则有$\frac{f_k+(k+a_k)^2-f_j-(j+a_j)^2}{2(k+a_k-j-a_j)}<x\leq\frac{f_l+(l+a_l)^2-f_k-(k+a_k)^2}{2(l+a_l-k-a_k)}$。
然后我们可以维护一个单调队列,使队列中的相邻元素的斜率单调递增。
每当插入一个元素时,我们比较队列前端两个元素的斜率是否小于$x$,如果是,则将第一个元素弹出队列。
这时候队列前端的元素一定是最优的一个状态。
然后尝试将这个元素加入队列,为了保证队列中相邻元素之间的斜率单调递增,每次比较队列后端两个元素的斜率$x1$和队列最末端元素与当前元素$i$的斜率$x2$。
如果$x1>x2$,即新加入元素后不满足单调性,则将队列末端元素弹出。
由于每个元素最多只会进队一次,最后的时间复杂度是$O(n)$的。
1 #include<cstdio> 2 #include<cctype> 3 inline int getint() { 4 register char ch; 5 while(!isdigit(ch=getchar())); 6 register int x=ch^‘0‘; 7 while(isdigit(ch=getchar())) x=(((x<<2)+x)<<1)+(ch^‘0‘); 8 return x; 9 } 10 const int N=50001; 11 int n,l,a[N]={0},q[N]={0},h=0,t=0; 12 long long f[N]={0}; 13 inline long long sqr(const long long x) { 14 return x*x; 15 } 16 inline double slope(const int &j,const int &k) { 17 return double(f[j]+sqr(j+a[j])-f[k]-sqr(k+a[k]))/double(j+a[j]-k-a[k]); 18 } 19 inline bool check(const int &i,const int &j,const int &k) { 20 return slope(k,j)>2*(i+a[i]-l-1); 21 } 22 inline bool check2(const int &i,const int &j,const int &k) { 23 return slope(j,i)<slope(k,j); 24 } 25 int main() { 26 n=getint(),l=getint(); 27 for(register int i=1;i<=n;i++) { 28 a[i]=a[i-1]+getint(); 29 while(h<t&&!check(i,q[h],q[h+1])) h++; 30 const int &j=q[h]; 31 f[i]=f[j]+sqr(i-j-1+a[i]-a[j]-l); 32 while(h<t&&!check2(q[t-1],q[t],i)) t--; 33 q[++t]=i; 34 } 35 printf("%lld\n",f[n]); 36 return 0; 37 }