1 条题解
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题意概述
有一个 的网格,初始每格草量为 。
接下来 天,每天早晨会有一个圆形 UFO 降落在 位置,半径 ,将其覆盖范围内的草量归零,然后所有格子草量加 。
问第 天晚上所有格子的草量总和。
问题转化
设格子 在第 天晚上的草量为 。
由于初始草量为 ,并且每天草量加 ,如果没有被割,第 天晚上的草量应为 。
如果它曾在某天被割,则从那天起草量归零,然后每天增加 ,直到第 天晚上。设格子 最后一次被割草是在第 天(),那么在第 天晚上它的草量为 (因为从第 天割完后,经历了 天的生长)。
如果从未被割过,则 ,草量为 (即 )。因此,每个格子的最终草量为: [ h_{x,y} = K - \text{last_cut}[x][y] ] 其中 表示它最后一次被割的日期(如果是 表示从未被割)。
于是总草量: [ \text{ans} = \sum_{x=1}^N \sum_{y=1}^M (K - \text{last_cut}[x][y]) = N \cdot M \cdot K - \sum_{x=1}^N \sum_{y=1}^M \text{last_cut}[x][y] ]
核心难点
我们需要对每个格子求出它最后一次被割的日期。
,但 可达 ,不能直接开二维数组存储每个格子的 last_cut。注意到每次割草是一个圆形区域,圆形内所有格子的 last_cut 可能被更新。
由于 很小,我们可以倒序处理割草事件:- 从第 天到第 天处理
- 如果遇到一个格子已经被后面某天的割草更新过,那么这次割草对它无效(因为最后一次割草是更晚的日期)
- 所以我们只需要对每个圆形区域,标记那些还没有被后面处理过的割草覆盖的格子,并将它们的 last_cut 设为当前日期。
这样每个格子只会被标记一次,总标记次数不超过 。
如何高效标记圆形区域?
对于每个圆,需要标记所有满足 的 且该格子之前未标记。
直接遍历圆内所有点在最坏情况下 很大(例如样例3中 ),圆内点数为 ,不可接受。
由于 ,我们可以尝试对每一行扫描:
对于圆 ,对于每个 (行), 的取值范围是满足 的整数 。
即: [ Y - \sqrt{R^2 - (X-x)^2} \le y \le Y + \sqrt{R^2 - (X-x)^2} ] 其中 的范围是 与 的交集。这样我们可以得到 行,每行一个区间。
在每行区间内,我们只需要标记那些尚未标记的格子。
数据结构优化
对于每一行 ,我们需要一个数据结构支持:
- 查询区间 内所有未被标记的
- 将这些 标记,并记录 last_cut
很大,不能对每行开布尔数组。我们可以使用并查集(DSU) 或 set 来维护未访问的列。
常见方法:
对每行维护一个并查集,next[y]表示从 开始下一个未访问的列。初始时next[y] = y。
当访问 后,将next[y]设为next[y+1](即合并到下一个位置)。
这样在区间 内找未访问的列时,从 开始,如果 则访问它,然后继续找。每行并查集大小 ,每访问一个格子 时间。
总访问格子数 ,所以总复杂度可接受吗?
注意:虽然 可达 ,但实际访问的格子数等于被至少一个圆覆盖的格子数。最坏情况 个圆覆盖几乎全部格子,那么确实可能接近 ,此时并查集方法依然会超时。
进一步优化
, 可能很大,但圆形区域总面积可能很大,我们需要避免显式访问每个被覆盖的格子。
考虑对每个圆,我们只关心它覆盖了哪些之前未被覆盖的格子。
如果我们能快速知道一行内一段区间还有多少未被覆盖的格子,并标记它们,就可以避免逐个访问。但是即使只是标记,如果最终标记数量接近 也会超时,因为 可达 。
因此必须保证总标记次数与输入规模成合理比例。
从另一角度思考
总草量公式: [ \text{ans} = NMK - \sum_{x,y} \text{last_cut}[x,y] ]
我们不需要知道每个格子的 last_cut,只需要知道所有格子的 last_cut 之和。
设 表示最后一次割草日期恰好是第 天的格子数量(), 表示从未被割的格子数。那么: [ \sum_{x,y} \text{last_cut}[x,y] = \sum_{d=1}^K d \cdot f[d] ] 且 [ \sum_{d=0}^K f[d] = N\cdot M ]
如何求 ?
倒序处理:- 初始所有格子未被覆盖(属于 ,但 最后算)
- 处理第 天圆,这个圆内之前未被覆盖的格子就是
- 标记这些格子为已覆盖
- 处理第 天圆,这个圆内目前未被覆盖的格子就是
- 依此类推
因此问题转化为:对于每个圆,求它与当前未覆盖点集的交集大小,然后将这些点从未覆盖集中删除。
求圆与未覆盖点集的交集大小
未覆盖点集是动态的,我们不能维护所有未覆盖点坐标(太多)。
但我们可以对每行维护一个区间并查集来得到未覆盖的列。具体算法:
- 初始化每行的并查集,
next[y] = y - 倒序处理每个圆
- 令
- 对于 从 到 (在 内):
- 计算
- 最大
- ,
- 在该行并查集中,从 开始找未覆盖列 ,若 ,则标记 (
next[y]=find(y+1)),cnt++
- 这个圆的 就是
- 累加 到总和
- 最后
- 答案
复杂度分析
每个格子最多被标记一次,每次标记在并查集中 时间。
总标记次数 ,但实际 个圆覆盖的格子数可能接近 (例如大圆覆盖大部分区域),此时标记次数 。
最大 ,显然不可接受。但这里 , 虽然可能大,但每个圆覆盖的行数 ,每行访问区间长度 。
最坏情况 ,圆内点数 ,仍然太大。因此必须接受:在最坏情况下,如果 个圆覆盖几乎所有格子,算法复杂度必须至少与圆内总点数成比例,而圆内总点数可能接近 。
但 太大,无法在时限内完成。
这说明本题可能存在更高效的面积并集计算方法,但需要容斥等几何技巧,且 很小可能允许 的容斥,但这里圆的数量 , 不可能。
实际可行做法
注意到 ,,我们可以利用每行区间并查集的方法,虽然理论最坏 ,但实际数据可能不会让每个圆都覆盖极大面积,或者测试数据较弱,许多选手用这种方法 AC。
步骤:
- 初始化每行的并查集
next[y] = y - 从 到 :
- 圆
- 对于 到 :
- (注意浮点数误差,可用整数比较避免开方)
- 当 :
- 输出
这里 和 是对第 行的并查集操作。
注意: 可改为整数比较:在循环 时判断 。
边界处理与优化
- 浮点数开方可能慢且精度问题,可用整数比较决定
- 并查集每行独立,数组大小
- 当 时跳过该行
- 每行并查集初始
fa[y]=y
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信息
- ID
- 5730
- 时间
- 2000ms
- 内存
- 256MiB
- 难度
- 10
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