不太了解这个东西的具体定义是什么,总之应该是一个用数据结构维护 DP 状态的某几个维度的 trick 吧。
事实上你可以把这篇 post 理解为三个题的解集。
先直接来看 noi2020 - Destiny 这个题。
给定一棵树 T=(V,E) 和点对集合 Q⊆V×V ,满足对于所有 (u,v)∈Q,都有 u=v,并且 u 是 v 在树 T 上的祖先。其中 V 和 E 分别代表树 T 的结点集和边集。求有多少个不同的函数 f : E→{0,1}(将每条边 e∈E 的 f(e) 值置为 0 或 1),满足对于任何 (u,v)∈Q,都存在 u 到 v 路径上的一条边 e 使得 f(e)=1。由于答案可能非常大,你只需要输出结果对 998,244,353(一个素数)取模的结果。
我们略过 DP 的过程,直接给出其定义 f(x,j) 表示考虑子树 i,限制条件的 v∈subtree(x) 且限制 (u,v) 尚未被满足,u 的深度最深且 j=dep(u) 的不同映射 f:Esubtree(x)→{0,1} 数量,以及其转移f(x,i)=f(x,i)y∈suf(x)∑(j=0∑dep(x)f(y,j)+j=0∑if(y,j))+f(y,i)j=0∑i−1f(x,j)。
令 g(x) 为 f(i) 的前缀和,得到平方级算法。
如果我们考虑把 DP 的第二维度状态放到线段树上,那么子树的合并就可以放到线段树上去做,即使用线段树的合并 trick 来做 DP。
我们来看看合并的具体过程。贴近实现,我们令 merge:{(x,y,l,r,sx,sy)}→node 表示线段树合并的过程,其中 sx & sy 表示 DP 的前缀和(即 g),在实现(以及下文的讲解)中,均把这两个变量视作别名。
有这样几种情形需要探讨。
- l=r:此时应该把 f(y,l) 合并到 f(x,l) 中,直接对线段树结点维护的 DP 值进行修改;
- x=Ω:此时 f(x) 的 DP 值并没有意义,在本题中可以视作零。于是打乘法标记即可;
- y=Ω:与上一条类似。
于是得到解决,参考实现。
再来看 pkuwc2018 - Minimax 这个题。
给出一棵有 n 的结点的二叉有根树,并给出其叶子结点的权值,对于一个非叶子结点,其权值有 pi 概率取得儿子中的最大值, 1−pi 的概率取得最小值。
令 {vi} 表示最终根结点(1-th 结点)的所有可能取值(升序排列),其个数记为 m,每一个 vi 取得的概率记为 ri,将其按照 hash(i)=i×vi×ri 的规则求出 ∑ihash(i)。
与上一题类(完 全)似(一 致)地,同样略过 DP 的过程,给出其定义 f(i,j) 表示结点 i 取得值 j 的概率,以及其转移 f(i,j)=v∈suf(i)∑f(v,j)(pi1⩽k<j∑f(v′,k)+(1−pi)j<k∑f(v′,k)),其中 v′ 表示 suf(i)∖{v} 中的唯一取值。
令 g(i) 为 f(i) 的前缀和(显然这里的 ∞ 并不是「真正的无限」),得到平方级的算法。
同样考虑把 DP 的第二维度状态放到线段树上,在线段树合并时维护 sx & sy 表示 DP 的前缀和,直接维护即可。
参考实现。
最后来看到 codeforces - 671D / Roads in Yusland。
给定一棵 n 个点的以 1 为根的树。有 m 条路径 (x,y),保证 y 是 x 或 x 的祖先,每条路径有一个权值。你要在这些路径中选择若干条路径,使它们能覆盖每条边,同时权值和最小。
这题的平方 DP 都有一定难度……看了 duyi 的题解挺久才理解……不过如果做过 noi2020 - Destiny 的话应该会好很多。
称 route(u,v) 中的 u 为起点,v 为终点,在 v 决策一个 route 是否被选择。参考 noi2020 - Destiny 的状态设计,令 f(x,i) 表示在 subtree(x) 中选择了若干 routes,其中终点深度最深并且高于 dep(x) 的深度为 i 的最优方案。
转移即 f(x,i)=y∈suf(x)min{f(y,i)+z∈suf(x)∖{y}∑g(z)},其中 g(x)=1⩽i<dep(x)min{f(x,i)},还需要考虑每条 route 带来的额外转移,转移式显然不赘。这些 transforming formulae 也许带有一些构造成分在里面,至少我觉得不太自然……
然后考虑线段树合并优化,你需要支持区间增量 & 全局查询最小值 & 合并(与此同时区间取 min)& 单点取 min。因为 O((n+m)log2n) 的空间复杂度并不能通过此题。
考虑以时间换空间,我们采用权值平衡树 & 启发式合并来解决(参考实现中给出的是 std::set
)。
平衡树上每个结点维护一个 2-tuple (i,f(x,i)),以第一关键字排序。我们依次考虑如何支持上文的操作。
- 区间增量:如果及时把 i>dep(x) 的元素弹出,这就变成了全局增量,直接维护即可;
- 全局查询最小值:这个是本题最妙的地方,因为关键字的选取,平衡树无法简单地取出最小值,我们需要更多的性质。注意到 ∀j<k,s.t.f(x,j)<f(x,k),此时的 k 都是无用的,可以直接删除,这得出了此题的单调性。如此全局最小值就是平衡树上最右边的结点;
- 合并:启发式合并即可;
- 单点取 min:相当于插入操作,直接来即可,需要注意一些不是特别细的细节(雾)。
如此时间复杂度退成了 O((n+m)log22n),但是空间复杂度优化到了 O(n+m),可以通过此题。
参考实现。