【BZOJ4518】[SDOI2016] 征途(重拾斜率优化DP)

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大致题意: 让你把一个长度为(n)的序列划分成(m)块,求每块数总和的最小方差乘(m^2)的值。

转化方差

首先方差显然是一个比较复杂的东西,需要进行一定转化。

(p_i)为第(i)块数总和;(s_i)为原序列的前缀和,即(s_i=sum_{i=1}^ia_i)(ar p)(p_i)的平均值,即(ar{p}=frac{sum_{i=1}^mp_i}m=frac{s_n}m)

然后推式子:

[m^2*frac{sum_{i=1}^m(p_i-ar{p})^2}m=msum_{i=1}^m(p_i^2-2p_iar{p}+ar{p}^2)=msum_{i=1}^mp_i^2-2mar{p}sum_{i=1}^mp_i+m^2ar{p}^2 ]

其中(sum_{i=1}^mp_i)显然就是(s_n),同时我们把(ar{p})的值代入得到:

[msum_{i=1}^mp_i^2-2s_n^2+s_n^2=msum_{i=1}^mp_i^2-s_n^2 ]

动态规划

考虑上面这个式子,其中(m,s_n^2)都是常数,因此我们只需要最小化(p_i)平方和。

可以考虑动态规划

(f_{i,j})表示当前第(i)位,已划分出(j)块时的(p_i)平方和的最小值。

显然暴力转移只需枚举一个转移点:

[f_{i,j}=min_{x=1}^{i-1}(f_{x,j-1}+(s_i-s_x)^2) ]

这就是(O(n^3))的做法了。

斜率优化

显然上面的(DP)还不够优,需要优化。

这里我们考虑斜率优化。

设当前为(i),比较对于(a)(b)两个转移点,若我们选择(a)进行转移,则需要满足:

[f_{a,j-1}+(s_i-s_a)^2<f_{b,j-1}+(s_i-s_b)^2 ]

拆平方并移项:

[2s_i(s_b-s_a)<(f_{b,j-1}+s_b^2)-(f_{a,j-1}+s_a^2) ]

两边同除以(s_b-s_a)得:

[2s_i<frac{(f_{b,j-1}+s_b^2)-(f_{a,j-1}+s_a^2)}{s_b-s_a} ]

(A(x)=s_x,B(x)=f_{x,j-1}+s_x^2),则上面的式子就相当于:

[2s_i<frac{B(b)-B(a)}{A(b)-A(a)} ]

这是一个斜率的形式。

那么我们就可以开一个单调队列维护一个斜率逐渐上升的序列。

然后每次转移之前,将队首斜率小于(2s_i)的几项弹掉再转移即可。

代码

#include<bits/stdc++.h>
#define Tp template<typename Ty>
#define Ts template<typename Ty,typename... Ar>
#define Reg register
#define RI Reg int
#define Con const
#define CI Con int&
#define I inline
#define W while
#define N 3000
#define INF 1e9
using namespace std;
int n,m,a[N+5],s[N+5],q[N+5],f[N+5][N+5];
int main()
{
	RI i,j,H,T;for(scanf("%d%d",&n,&m),i=1;i<=n;++i) scanf("%d",a+i),s[i]=s[i-1]+a[i];//读入+初始化前缀和
	#define A(x) (s[x])
	#define B(x) (f[x][j-1]+s[x]*s[x])
	#define S(x,y) (1.0*(B(y)-B(x))/(A(y)-A(x)))
	#define Slope (2.0*s[i])
	for(i=1;i<=n;++i) f[i][0]=INF;//初始化
	for(j=1;j<=m;++j) for(q[H=T=1]=0,i=1;i<=n;++i)//注意要先枚j
	{
		W(H<T&&Slope>=S(q[H],q[H+1])) ++H;//弹掉不合法队首
		f[i][j]=f[q[H]][j-1]+(s[i]-s[q[H]])*(s[i]-s[q[H]]);//转移
		W(H<T&&S(q[T-1],q[T])>=S(q[T-1],i)) --T;q[++T]=i;//保证单调递增,放入队尾
	}return printf("%lld",1LL*m*f[n][m]-1LL*s[n]*s[n]),0;//输出答案
}
原文地址:https://www.cnblogs.com/chenxiaoran666/p/BZOJ4518.html