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P5693 EI 的第六分块 Solution

Description

给定序列 a = ( a 1 , a 2 , ⋯   , a n ) a=(a_1,a_2,\cdots,a_n) a=(a1,a2,,an),有 m m m 个操作分两种:

  • add ⁡ ( l , r , v ) \operatorname{add}(l,r,v) add(l,r,v):对每个 i ∈ [ l , r ] i \in [l,r] i[l,r] 执行 a i ← a i + v a_i \gets a_i+v aiai+v.
  • query ⁡ ( l , r ) \operatorname{query}(l,r) query(l,r):求 max ⁡ ( 0 , max ⁡ [ u , v ] ∈ [ l , r ] ∑ i = u v a i ) \max(0,\max\limits_{[u,v]\in [l,r]}\sum\limits_{i=u}^v a_i) max(0,[u,v][l,r]maxi=uvai).

Limitations

1 ≤ n , m ≤ 4 × 1 0 5 1 \le n,m \le 4\times 10^5 1n,m4×105
1 ≤ l ≤ r ≤ n 1 \le l \le r \le n 1lrn
∣ a i ∣ ≤ 1 0 9 |a_i| \le 10^9 ai109
1 ≤ v ≤ 1 0 6 \textcolor{red}{1 \le v \le 10^6} 1v106
1.8 s , 256 MB 1.8\text{s},256\text{MB} 1.8s,256MB

Solution

求最大子段和,显然要维护区间和 sum \textit{sum} sum,最大前缀、后缀、子段和 lmax , rmax , tmax \textit{lmax},\textit{rmax},\textit{tmax} lmax,rmax,tmax.
考虑区间加 v v v 对这些值的影响:
如果选择的区间没有变,则答案要加上 k v kv kv,其中 k k k 为该区间的长度.
考虑把上述四个值变成一次函数 y = k x + b y=kx+b y=kx+b,若选择区间不变则 x x x 加上 v v v.
但选择的区间不是一成不变的,为了判断,我们需要维护阈值 L L L,表示若 x ≥ L x \ge L xL 则四个值选择的区间至少会变一个.

pushup + + + 操作变成一次函数相加, max ⁡ \max max 变成函数在 x = 0 x=0 x=0 时的比较.
L L L 取子节点的 L L L 的最小,以及 lmax , rmax \textit{lmax},\textit{rmax} lmax,rmax 两种方案, tmax \textit{tmax} tmax 三种方案的函数交点取最小(若小于 0 0 0 或无交则变为 ∞ \infty ).

每次修改就把 x x x 减去 v v v,若减后 x < 0 x < 0 x<0,则暴力遍历子树进行重构,若一棵子树的 x ≥ 0 x \ge 0 x0 就直接打标记而不进入.

上述即 KTT,时间复杂度约为 O ( ( n + m ) log ⁡ 3 n ) O((n+m)\log^3 n) O((n+m)log3n),具体见 EI’s blog.
需要注意,上述方法建立在区间加正数这一基础上.

Code

4.22 KB , 5.10 s , 138.06 MB    (in   total,   C++20   with   O2) 4.22\text{KB},5.10\text{s},138.06\text{MB}\;\texttt{(in total, C++20 with O2)} 4.22KB,5.10s,138.06MB(in total, C++20 with O2)

// Problem: P5693 EI 的第六分块
// Contest: Luogu
// URL: https://www.luogu.com.cn/problem/P5693
// Memory Limit: 256 MB
// Time Limit: 1800 ms
// 
// Powered by CP Editor (https://cpeditor.org)

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

using i64 = long long;
using ui64 = unsigned long long;
using i128 = __int128;
using ui128 = unsigned __int128;
using f4 = float;
using f8 = double;
using f16 = long double;

template<class T>
bool chmax(T &a, const T &b){
	if(a < b){ a = b; return true; }
	return false;
}

template<class T>
bool chmin(T &a, const T &b){
	if(a > b){ a = b; return true; }
	return false;
}

const i64 inf = 3e18;

struct Line {
    int k;
    i64 b;
    Line(int _k = 0, i64 _b = 0): k(_k), b(_b) {}
    
    void add(i64 v) {
        b += k * v;
    }
};

inline Line operator+(const Line& lhs, const Line& rhs) {
    return Line(lhs.k + rhs.k, lhs.b + rhs.b);
}

inline pair<Line, i64> find(const Line& a, const Line& b) {
    if (a.k < b.k || (a.k == b.k && a.b < b.b)) {
        return find(b, a);
    }
    if (a.b >= b.b) {
        return make_pair(a, inf);
    }
    return make_pair(b, (b.b - a.b) / (a.k - b.k));
}

struct Node {
    int l, r;
    Line lmax, rmax, tmax, sum;
    i64 x, tag;
};
using Tree = vector<Node>;
inline int ls(int u) { return 2 * u + 1; }
inline int rs(int u) { return 2 * u + 2; }

inline void merge(Node& res, const Node& le, const Node& ri) {
	i64 x0 = min(le.x, ri.x);
	Line sum = le.sum + ri.sum;
	auto [lmax, x1] = find(le.lmax, le.sum + ri.lmax);
	auto [rmax, x2] = find(ri.rmax, le.rmax + ri.sum);
	auto [temp, x3] = find(le.tmax, ri.tmax);
	auto [tmax, x4] = find(temp, le.rmax + ri.lmax);
	
	res.lmax = lmax;
	res.rmax = rmax;
	res.tmax = tmax;
	res.sum = sum;
	res.x = min({x0, x1, x2, x3, x4});
}

inline void pushup(Tree& tr, int u) {
    merge(tr[u], tr[ls(u)], tr[rs(u)]);
}

inline void add(Tree& tr, int u, i64 v) {
    tr[u].tag += v;
    tr[u].x -= v;
    tr[u].lmax.add(v);
    tr[u].rmax.add(v);
    tr[u].sum.add(v);
    tr[u].tmax.add(v);
}

inline void pushdown(Tree& tr, int u) {
    if (tr[u].tag) {
        add(tr, ls(u), tr[u].tag);
        add(tr, rs(u), tr[u].tag);
        tr[u].tag = 0;
    }
}

inline void build(Tree& tr, int u, int l, int r, vector<i64>& a) {
    tr[u].l = l;
    tr[u].r = r;
    if (l == r) {
        Line f(1, a[l]);
        tr[u].lmax = tr[u].rmax = tr[u].tmax = tr[u].sum = f;
        tr[u].x = inf;
        return;
    }
    
    int mid = (l + r) >> 1;
    build(tr, ls(u), l, mid, a);
    build(tr, rs(u), mid + 1, r, a);
    pushup(tr, u);
}

inline void defeat(Tree& tr, int u, i64 v) {
    if (v > tr[u].x) {
        defeat(tr, ls(u), tr[u].tag + v);
        defeat(tr, rs(u), tr[u].tag + v);
        tr[u].tag = 0;
        pushup(tr, u);
    }
    else {
        add(tr, u, v);
    }
}

inline void update(Tree& tr, int u, int l, int r, i64 v) {
    if (l <= tr[u].l && tr[u].r <= r) {
        return defeat(tr, u, v);
    }
    
    int mid = (tr[u].l + tr[u].r) >> 1;
    pushdown(tr, u);
    if (l <= mid) {
        update(tr, ls(u), l, r, v);
    }
    if (r > mid) {
        update(tr, rs(u), l, r, v);
    }
    pushup(tr, u);
}

inline Node query(Tree& tr, int u, int l, int r) {
    if (l <= tr[u].l && tr[u].r <= r) {
        return tr[u];
    }
    
    int mid = (tr[u].l + tr[u].r) >> 1;
    pushdown(tr, u);
    if (r <= mid) {
        return query(tr, ls(u), l, r);
    }
    if (l > mid) {
        return query(tr, rs(u), l, r);
    }
    Node le = query(tr, ls(u), l, r), ri = query(tr, rs(u), l, r), res;
    merge(res, le, ri);
    return res;
}

signed main() {
	ios::sync_with_stdio(0);
	cin.tie(0), cout.tie(0);
	
	int n, m;
	scanf("%d %d", &n, &m);
	
	vector<i64> a(n);
	for (int i = 0; i < n; i++) {
	    scanf("%lld", &a[i]);
	}
	
	Tree ktt(n << 2);
	build(ktt, 0, 0, n - 1, a);
	
	for (int i = 0, op, l, r; i < m; i++) {
	    scanf("%d %d %d", &op, &l, &r);
	    l--, r--;
	    
	    if (op == 1) {
	        i64 v;
	        scanf("%lld", &v);
	        update(ktt, 0, l, r, v);
	    }
	    else {
	        printf("%lld\n", max(query(ktt, 0, l, r).tmax.b, 0LL));
	    }
	}
	
	return 0;
}

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