堆+双向链表 - 种树(BZOJ2151)

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Analysis

第一眼反应这不是个水dp吗……
仔细一想,是我太naive了
由于是个环,所以这个是有后效性的(1位置选不选会影响n位置)

那怎么办呢?

题解爸爸告诉我:
如果没有相邻不能选的限制,就直接贪心选择前m大的值即可
以后做题的时候先从简单的思考起走,把限制去掉
那么现在加上这个限制,我们该如何考虑呢?
沿用上面的贪心思路
假设A[3]最大,那我们就试图去选A[3]。选中之后首先要去掉3,并且,A[2]和A[4]也都不能选了,所以将它们删掉——

但是慢着!这可能会导致问题。假设A[3]=20,A[2]=A[4]=19,那么同时选A[2],A[4]可能比选A[3]要优!在最后的方案中可能是A[2]+A[4]而非A[3]。这种情况要怎么解决呢?

可以发现一点:由于A[3]最大,所以在最后的方案中,不可能只选A[2],A[4]中的一个。
原因很简单:假设在最优方案中选了A[2]但未选A[4],那可以简单地把A[2]换成A[3],由于未选A[4],所以这样不会产生任何矛盾,并且把A[2]换成A[3]后,总的美观度不会下降。

因此,我们先去掉2,3,4,然后加入一个新的“物品”,其权值为A[2]+A[4]-A[3],代表同时选2,4,删去3.这样,在选了3之后再选这个新物品,功效就相当于刚才所说的,把A[3]换成A[2]+A[4]。

这个新物品应该放在哪里呢?它的含义是“选2,4”,所以很容易想到,应该把它放在1,5中间。
出于方便起见,不妨在删掉2,4后直接把A[3]改成A[2]+A[4]-A[3],显然这个位置是正确的。

如此就将N个物品,需要选M个的问题转化成了在N-1个物品中选的问题。并且可以发现一个很好的性质:新的3所对应的仍然是“选中物品数+1”!(把选3换成了选2,4,即多选了一个物品)

也就是说,完全可以把新的3看做一个和1,5毫无区别的物品,现在我们只需要在1,3,5三个物品中选择M-1个!如此下去,直到选择M次,就可以得到答案。

因此描述一下算法:以A[i]为关键字建大根堆,用一个链表存放当前物品。
最初链表中元素是1~N,i的后继是i+1,前驱是i-1(当然,1的前驱是N,N的后继是1)。
执行M次操作,每一次操作都将堆顶元素k取出,ans+=A[k]。然后在链表中删除k的前驱pre和后继nxt,令A[k]=A[pre]+A[nxt]-A[k],并更新堆。

这个算法运行的很好,但你可能感觉有点虚——为什么每次选A值最大的就正确呢?
可以发现,在上面的讨论中“选3”时,我们实际上做的是声明如下事实:
在最终答案中要么选了3,要么同时选了2,4.换句话说,要么选了3,要么在此基础上选了A[2]+A[4]-A[3]。

所以我们实际上是重写了这个问题,将其变成“N-2个物品中选M-1”个的形式,如此一直化归,直到最后变成“N-2(M-1)个物品中选1个”,这时答案就是显然的。


Code
#include<bits/stdc++.h>
#define re register
#define in read()
using namespace std;
inline char nc(){
	static char buf[100000],*p1=buf,*p2=buf;
	return p1==p2&&(p2=(p1=buf)+fread(buf,1,100000,stdin),p1==p2)?EOF:*p1++;
}
inline int read(){
	char ch;int f=1,res=0;
	while((ch=nc())<'0'||ch>'9') if(ch=='-') f=-1;
	while(ch>='0'&&ch<='9'){
		res=(res<<1)+(res<<3)+(ch^48);
		ch=nc();
	}
	return f==1?res:-res;
}
const int N=2e5+10;
bool vis[N];
int a[N],n,m;
int pre[N],suf[N];
struct node{
	int val,id;
	bool operator <(const node &a)const{return val<a.val;}
};
priority_queue<node> q;
int main(){
	n=in;m=in;
	if(m>n/2) {printf("Error!");return 0;}
	for(re int i=1;i<=n;++i){
		a[i]=in;
		q.push((node){a[i],i});
		pre[i]=i-1;suf[i]=i+1;
	} 
	int cnt=0,ans=0;
	pre[1]=n;suf[n]=1;
	while(cnt<m){
		while(vis[q.top().id]) q.pop();
		node tmp=q.top();q.pop();
		int i=tmp.id;
		ans+=a[i];
		a[i]=a[pre[i]]+a[suf[i]]-a[i];
		vis[pre[i]]=1;vis[suf[i]]=1;
		q.push((node){a[i],i});
		++cnt;
		pre[i]=pre[pre[i]];suf[pre[i]]=i;
		suf[i]=suf[suf[i]];pre[suf[i]]=i;
	}
	printf("%d",ans);
	return 0;
}
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