[atARC126F]Affine Sort

记$g(k)$为$c$恰为$k$的合法三元组数,显然$f(k)=sum_{i=1}^{k}g(i)$

结论:若$lim_{k ightarrow infty}frac{g(k)}{k^{2}}$存在,记其为$s$,则$lim_{k ightarrow infty}frac{f(k)}{k^{3}}=frac{1}{3}s$

任取正实数$epsilon$,根据极限的定义$exists k_{0}ge 1$,满足$forall kge k_{0},s-epsilonle frac{g(k)}{k^{2}}le s+epsilon$

对其求和并简单变形,不难得到$s-epsilonle frac{sum_{i=k_{0}}^{k}g(i)}{sum_{i=k_{0}}^{k}i^2}le s+epsilon$

当$k ightarrowinfty$时,显然中间的式子可以看作$frac{f(k)}{frac{1}{3}k^{3}}$,即得证

由此,不妨考虑如何求出$s$,进行如下构造:

定义$[x]$为$x$的小数部分,即$[x]=x-lfloor x floor$(这里$lfloor x floor$为小于等于$x$的最大整数)

注意到$x mod c<y mod c$当且仅当$[frac{x}{c}]<[frac{y}{c}]$,将其代入条件,也即$(aX_{i}+b)mod c$严格单调递增当且仅当$[alpha X_{1}+eta]<[alpha X_{2}+eta]<...<[alpha X_{n}+eta]$(其中$alpha=frac{a}{c}$且$eta=frac{b}{c}$)

考虑$alpha$和$eta$,由于$c(=k) ightarrow infty$,因此$a,bin [0,c)$可以看作$alpha$和$eta$在$[0,1)$内均匀分布

记$D={(alpha,eta)mid alpha,etain [0,1)$且$[alpha X_{1}+eta]<[alpha X_{2}+eta]<...<[alpha X_{n}+eta]}$,不妨考虑将$D$中的点都染上黑色,此时问题即求黑色部分的面积

将$[0,1)$看成一个圆(顺时针方向为增大),并定义$f_{i}(alpha)$为$[alpha X_{i}]$到$[alpha X_{i+1}]$在圆上顺时针方向的距离,那么不难得到$f_{i}(alpha)=[(X_{i+1}-X_{i})alpha]$(特别的,定义$X_{n+1}=X_{1}$)

对于$alphain [0,1)$,$exists etain [0,1),(alpha,eta)in D$的必要条件为$sum_{i=1}^{n}f_{i}(alpha)=1$(感性理解,即至多只能转一圈)

进一步的,若$alpha$满足此条件,那么$(alpha,eta)in D$当且仅当$[alpha X_{1}+eta]<[alpha X_{n}+eta]$(结合前者显然),进而不难得到$alpha$所在列上黑色部分的长度即为$[(X_{1}-X_{n})alpha]$

事实上,这里并没有考虑$[alpha X_{i}+eta]=[alpha X_{i+1}+eta]$的情况,但显然线段并不影响面积

枚举$lfloor (X_{i+1}-X_{i})alpha floor$,即将$[0,1)$划分为$o(|X_{i+1}-X_{i}|)$段,每一段的$f_{i}(alpha)$都是关于$alpha$的一次函数,那么考虑$sum_{i=1}^{n}f_{i}(alpha)$即是一个$o(sum_{i=1}^{n}|X_{i+1}-X_{i}|)$段的一次函数

对于其中一段,若其截距为1(不难发现斜率必然为0),那么即对$[(X_{1}-X_{n})alpha]$求一个区间定积分,将其的端点也加入后同样变为一次函数,直接计算即可

时间复杂度为$o(Slog S)$(其中$S=sum_{i=1}^{n}X_{i}$),可以通过

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 using namespace std;
 3 #define N 1005
 4 #define mod 998244353
 5 #define inv2 499122177
 6 #define inv3 332748118
 7 #define ll long long
 8 #define fi first
 9 #define se second
10 int qpow(int n,int m){
11     int s=n,ans=1;
12     while (m){
13         if (m&1)ans=(ll)ans*s%mod;
14         s=(ll)s*s%mod;
15         m>>=1;
16     }
17     return ans;
18 }
19 struct Frac{
20     int a,b;
21     Frac(){
22         a=0,b=1;
23     }
24     Frac(int aa,int bb){
25         int g=__gcd(aa,bb);
26         a=aa/g,b=bb/g;
27     }
28     bool operator < (const Frac &k)const{
29         return (ll)a*k.b<(ll)b*k.a;
30     }
31     int get_val(){
32         return (ll)a*qpow(b,mod-2)%mod;
33     }
34 };
35 struct Line{
36     int k,b;
37     Line(){
38         k=b=0;
39     }
40     Line(int kk,int bb){
41         k=kk,b=bb;
42     }
43     int get_int(Frac x){
44         int s=x.get_val();
45         return (((ll)inv2*k%mod*s%mod*s+(ll)b*s)%mod+mod)%mod;
46     } 
47     int get_int(Frac x,Frac y){
48         return (get_int(y)-get_int(x)+mod)%mod;
49     }
50 };
51 vector<pair<Frac,int> >v;
52 int n,s,ans,a[N];
53 int main(){
54     scanf("%d",&n);
55     for(int i=1;i<=n;i++)scanf("%d",&a[i]);
56     a[n+1]=a[1];
57     for(int i=1;i<=n;i++){
58         if (a[i]==a[i+1])continue;
59         if (a[i]<a[i+1]){
60             for(int j=1;j<a[i+1]-a[i];j++)v.push_back(make_pair(Frac(j,a[i+1]-a[i]),-1));
61         }
62         else{
63             for(int j=0;j<a[i]-a[i+1];j++)v.push_back(make_pair(Frac(j,a[i]-a[i+1]),1));
64         }
65     }
66     v.push_back(make_pair(Frac(1,1),0));
67     sort(v.begin(),v.end());
68     for(int i=0,j=0;i<v.size();i++){
69         if ((i)&&(v[i-1].fi<v[i].fi)){
70             if (s==1){
71                 if (a[1]>a[n])ans=(ans+Line(a[1]-a[n],-j).get_int(v[i-1].fi,v[i].fi))%mod;
72                 else ans=(ans+Line(a[1]-a[n],j+1).get_int(v[i-1].fi,v[i].fi))%mod;
73             }
74         }
75         s+=v[i].se;
76         while (!(v[i].fi<Frac(j+1,abs(a[1]-a[n]))))j++;
77     }
78     ans=(ll)inv3*ans%mod;
79     printf("%d
",ans);
80     return 0;
81 }
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原文地址:https://www.cnblogs.com/PYWBKTDA/p/15329359.html