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【BZOJ-3672】购票 树分治 + 斜率优化DP

3672: [Noi2014]购票

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Description

 今年夏天,NOI在SZ市迎来了她30周岁的生日。来自全国 n 个城市的OIer们都会从各地出发,到SZ市参加这次盛会。
       全国的城市构成了一棵以SZ市为根的有根树,每个城市与它的父亲用道路连接。为了方便起见,我们将全国的 n 个城市用 1 到 n 的整数编号。其中SZ市的编号为 1。对于除SZ市之外的任意一个城市 v,我们给出了它在这棵树上的父亲城市 fv  以及到父亲城市道路的长度 sv
从城市 v 前往SZ市的方法为:选择城市 v 的一个祖先 a,支付购票的费用,乘坐交通工具到达 a。再选择城市 a 的一个祖先 b,支付费用并到达 b。以此类推,直至到达SZ市。
对于任意一个城市 v,我们会给出一个交通工具的距离限制 lv。对于城市 v 的祖先 a,只有当它们之间所有道路的总长度不超过 lv  时,从城市 v 才可以通过一次购票到达城市 a,否则不能通过一次购票到达。对于每个城市 v,我们还会给出两个非负整数 pv,qv  作为票价参数。若城市 v 到城市 a 所有道路的总长度为 d,那么从城市 v 到城市 a 购买的票价为 dpv+qv
每个城市的OIer都希望自己到达SZ市时,用于购票的总资金最少。你的任务就是,告诉每个城市的OIer他们所花的最少资金是多少。

Input

第 1 行包含2个非负整数 n,t,分别表示城市的个数和数据类型(其意义将在后面提到)。输入文件的第 2 到 n 行,每行描述一个除SZ之外的城市。其中第 v 行包含 5 个非负整数 f_v,s_v,p_v,q_v,l_v,分别表示城市 v 的父亲城市,它到父亲城市道路的长度,票价的两个参数和距离限制。请注意:输入不包含编号为 1 的SZ市,第 2 行到第 n 行分别描述的是城市 2 到城市 n。

Output

输出包含 n-1 行,每行包含一个整数。其中第 v 行表示从城市 v+1 出发,到达SZ市最少的购票费用。同样请注意:输出不包含编号为 1 的SZ市。

Sample Input

7 3
1 2 20 0 3
1 5 10 100 5
2 4 10 10 10
2 9 1 100 10
3 5 20 100 10
4 4 20 0 10

Sample Output

40
150
70
149
300
150

HINT

 技术分享

对于所有测试数据,保证 0≤pv≤106,0≤qv≤1012,1≤fv<v;保证 0<sv≤lv≤2×1011,且任意城市到SZ市的总路程长度不超过 2×1011

输入的 t 表示数据类型,0≤t<4,其中:

当 t=0 或 2 时,对输入的所有城市 v,都有 fv=v-1,即所有城市构成一个以SZ市为终点的链;

当 t=0 或 1 时,对输入的所有城市 v,都有 lv=2×1011,即没有移动的距离限制,每个城市都能到达它的所有祖先;

当 t=3 时,数据没有特殊性质。

n=2×10^5

Source

Solution

树上斜率优化.

首先方程很好想..$f[x]=min(f[x],f[y]+(Dist[x]-Dist[y])*p[x]+q[x]) y是x的祖先$

这样也很容易想到斜率优化,主要的问题是,序列上的斜率优化利用的是单调队列,因为每个点只可能被插入删除一次,所以均摊复杂度是$O(1)$的。

但是树上的并不能达到这样...所以考虑如何维护这样的凸壳。

考虑树分治,不过和以往的树分治不同..有根树分治? 有种类似CDQ分治的思想。

分治一棵以$x$为根的子树,切当前重心为$root$,首先对包含$x$的子树进行分治,使得$x--root$这段的$dp$值都得到更新。

然后考虑对剩下的子树中的点的影响,将剩下子树中的点全部提取出来,按照能到达的距离排序,然后按着这个顺序将$root--x$的点插入并维护凸包,对于下面这些点,在凸包上二分更新答案。

这样就处理完了$x--root$的路径上的$dp$对其余点的影响,然后对其余子树继续点分下去即可。

这样的复杂度是$O(Nlog^{2}N)$的...

xiaoyimi之前有过一种$O(Nlog^{3}N)$的树链剖分的做法...我并不是很会...在某次模拟时比这种方法还要快一些...

Code

#include<iostream>#include<cstring>#include<algorithm>#include<cstdio>#include<cmath>using namespace std;#define LL long long inline LL read(){    LL x=0,f=1; char ch=getchar();    while (ch<‘0‘ || ch>‘9‘) {if (ch==‘-‘) f=-1; ch=getchar();}    while (ch>=‘0‘ && ch<=‘9‘) {x=x*10+ch-‘0‘; ch=getchar();}    return x*f;}#define MAXN 200010  int N,T;LL l[MAXN],p[MAXN],q[MAXN];struct EdgeNode{    int next,to; LL dis;}edge[MAXN<<1];int cnt=1,head[MAXN];inline void AddEdge(int u,int v,LL w) {cnt++; edge[cnt].next=head[u]; head[u]=cnt; edge[cnt].to=v; edge[cnt].dis=w;}inline void InsertEdge(int u,int v,LL w) {AddEdge(u,v,w); AddEdge(v,u,w);} LL Dist[MAXN],dp[MAXN];int fa[MAXN];inline void DFS(int now,int last){    for (int i=head[now]; i; i=edge[i].next)        if (edge[i].to!=last) {            Dist[edge[i].to]=Dist[now]+edge[i].dis;            fa[edge[i].to]=now;            DFS(edge[i].to,now);        }} int size[MAXN],mx[MAXN],root,Sz,visit[MAXN];inline void Getroot(int now,int last){    size[now]=1,mx[now]=0;    for (int i=head[now]; i; i=edge[i].next)        if (edge[i].to!=last && !visit[edge[i].to]) {            Getroot(edge[i].to,now);            size[now]+=size[edge[i].to];            mx[now]=max(mx[now],size[edge[i].to]);        }    mx[now]=max(mx[now],Sz-size[now]);    if (mx[now]<mx[root]) root=now;} int o[MAXN],tot;inline bool cmp(int x,int y) {return Dist[x]-l[x]>Dist[y]-l[y];}inline void Dfs(int now,int last){    o[++tot]=now;    for (int i=head[now]; i; i=edge[i].next)        if (edge[i].to!=last && !visit[edge[i].to])            Dfs(edge[i].to,now);} inline double slope(int x,int y) {return (double)(dp[x]-dp[y])/(double)(Dist[x]-Dist[y]);} int stack[MAXN],top;double k[MAXN];inline void Insert(int x){    while (top>1 && slope(x,stack[top])>slope(stack[top],stack[top-1])) top--;    stack[++top]=x; k[top]=-slope(x,stack[top-1]);} inline void Divide(int x){     //  printf("Divide  %d  \n",x);         if (Sz<=1) return;    root=0; Getroot(x,0); int now=root;         for (int i=head[fa[now]]; i; i=edge[i].next)        if (edge[i].to==now && !visit[edge[i].to]) {            visit[now]=1;            Sz=size[x]-size[now];            Divide(x);            break;        }         for (int i=fa[now]; i!=fa[x]; i=fa[i])         if (Dist[now]-Dist[i]<=l[now])            dp[now]=min(dp[now],dp[i]+(Dist[now]-Dist[i])*p[now]+q[now]);         tot=0;         for (int i=head[now]; i; i=edge[i].next)        if (edge[i].to!=fa[now] && !visit[edge[i].to])            Dfs(edge[i].to,now);         sort(o+1,o+tot+1,cmp);         top=0;         for (int i=1,j=now; i<=tot; i++) {        for ( ; j!=fa[x] && Dist[j]>=Dist[o[i]]-l[o[i]]; j=fa[j]) Insert(j);        if (top==1) {            if (Dist[o[i]]-Dist[stack[top]]<=l[o[i]])                dp[o[i]]=min(dp[o[i]],dp[stack[top]]+(Dist[o[i]]-Dist[stack[top]])*p[o[i]]+q[o[i]]);        } else {            int ot=min(top,upper_bound(k+2,k+top+1,-p[o[i]])-k-1);            if (Dist[o[i]]-Dist[stack[ot]]<=l[o[i]])                dp[o[i]]=min(dp[o[i]],dp[stack[ot]]+(Dist[o[i]]-Dist[stack[ot]])*p[o[i]]+q[o[i]]);         }    }         for (int i=head[now]; i; i=edge[i].next)         if (edge[i].to!=fa[now] && !visit[edge[i].to]) {            visit[edge[i].to]=1;            Sz=size[edge[i].to];            Divide(edge[i].to);        }     }   int main(){    N=read(),T=read();    for (int i=2; i<=N; i++) {        int a=read(),b=read(); p[i]=read(),q[i]=read(),l[i]=read();        InsertEdge(i,a,b);    }    DFS(1,0);         for (int i=2; i<=N; i++) dp[i]=(1LL<<60);    Sz=mx[root=0]=N;    Divide(1);         for (int i=2; i<=N; i++) printf("%lld\n",dp[i]);         return 0;}

  

【BZOJ-3672】购票 树分治 + 斜率优化DP