GDSOI2015 task2 覆盖半径

时间:2023-03-08 17:51:47

题目大意

一个\(n\times m\)的矩阵中有\(p\)个已经确定圆心的圆,并且每个格子有一定的分数,如果一个格子被任意一个或以上的圆覆盖,那么就可以得到这个格子的分数。现在求最小的半径,使得得分达到目标得分。

算法1

如果我们从二分答案入手,就可以得到一个判定性问题:给出一些半径相同的圆,求被它们覆盖的格子的分数总和。

如果我们直接统计的话,时间复杂度为\(O(n^2p\log n)\),做足常数优化的话,应该有\(10\)分。

算法2

对上面的进行改良,我们不使用太暴力的方法。我们可以把一个圆拆成若干宽度为\(1\)的矩形,或者说是条形的东西,然后对于每一列,我们可以得到若干区间来覆盖这一列的格子。

这个我们可以对区间的首尾分别进行排序,然后从上往下扫一遍,记一个\(cover\),如果有区间进入就将\(cover\)加一,有出去的区间就减一。接着弄个部分和什么的,就可以得到这一列的得分了。

时间复杂度:还是\(O(n^2p\log n)\)。

算法3

直接用k-d树,期望时间复杂度\(O((n^2\log n + p) \log n)\)。

算法4

换一个思路,计算每个格子被覆盖时最小需要的半径,也就是找到距离这个格子最近的圆心。然后就可以线性的扫描一遍得到答案。

评委给出的方法是,每一次计算一行格子的答案。对于一个在第\(i\)列的格子,计算它到最近的圆心(注意,圆心与这个格子必须在同一列)的距离,记为\(a_i\),显然这个是很容易计算的。然后对于位于第\(i\)列的格子,我们可以枚举\(j\),这时,这个格子的答案可以这样计算:\(\min_j {((i-j)^2+a_j)}\)即\(\min_j (i^2+j^2-2ij+a_j)\)。

设一个截距\(z= i^2+j^2-2ij+a_j\),然后就是\(2ij+z= i^2+j^2+a_j\),把\(2j\)当作横坐标,\(j^2+a_j\)为纵坐标,就是典型的斜率优化。这里\(i\)递增,\(2j\)递增,所以这个可以在\(O(n)\)的时间内完成。

于是我们可以从左往右做一次,再从右往左做一次,就可以得到这一行的格子的答案了。

总时间复杂度\(O(n^2)\)。

算法5

这是评讲时各路神犇提出的方法,同样要计算距离每个格子最近的圆心:

对于每一个格子,记一个二元组\((d,k)\),表示距离这个格子最近的圆心是为\(k\),距离是\(d\)。于是,每个格子可以去更新其他格子。注意到\(d\)最小的格子是不可能被其他格子更新的,所以我们可以采用Dijkstra的思想,弄一个优先队列不断更新即可。

时间复杂度:\(O(n^2\log n)\)。

算法6

还是k-d树,期望时间复杂度\(O(n^2\log n)\)。

算法7

维护一个凸壳,然后通过三分来找到最近的点。需要上下各做一次。

时间复杂度:\(O(n^2 \log_{1.5} n)\)。

算法8

这是zhx提出的随机化算法,考场上A掉了数据。

先把塔random_shuffle一下,每次取一座塔,然后往四周宽搜更新格子最近的塔,当然,如果不能更新则不把该格子放入队列。据zhx所言,每个点期望被更新\(log n\)次,我也不知道怎么证明啊囧。所以总的时间复杂度是\(O(n^2 \log n)\),感觉会很好写。