正题

题目链接:https://www.luogu.com.cn/problem/P5044

题目大意

给出一个长度为nnn的序列hhh，定义dis(x,y)=max{hi}(x≤i≤y)dis(x,y)=max\{h_i\}(x\leq i\leq y)dis(x,y)=max{hi}(x≤i≤y)。

qqq次询问给出一个区间[L,R][L,R][L,R]，找到一个x∈[L,R]x\in[L,R]x∈[L,R]，最小化∑i=LRdis(i,x)\sum_{i=L}^Rdis(i,x)∑i=LRdis(i,x)的值。

1≤n,q≤750000,1≤hi≤1091\leq n,q\leq 750000,1\leq h_i\leq 10^91≤n,q≤750000,1≤hi≤109

解题思路

先考虑暴力的做法，记fl,rf_{l,r}fl,r表示区间[l,r][l,r][l,r]的答案，那么我们找出[l,r][l,r][l,r]的任意一个最大值的位置xxx，要么是左边跨过这个值要么是右边跨过这个值，也就是
fl,r=min{fl,x−1+(r−x+1)×hx,fx+1,r+(x−l+1)×hx}f_{l,r}=min\{f_{l,x-1}+(r-x+1)\times h_x,f_{x+1,r}+(x-l+1)\times h_x\}fl,r=min{fl,x−1+(r−x+1)×hx,fx+1,r+(x−l+1)×hx}
考虑怎么优化这个转移，因为关系到这个区间的最大值，所以我们考虑在笛卡尔树上计算答案。

对于每个询问[L,R][L,R][L,R]，我们先找到这个区间的最大值xxx把它拆分成[L,x][L,x][L,x]和[x,R][x,R][x,R]的询问。

先考虑形如[x,R][x,R][x,R]这一部分的询问，因为这一部分都满足最大值在最左边。

对于每个笛卡尔树上的节点midmidmid，记它的区间[l,r][l,r][l,r]，我们考虑维护所有的fl,xf_{l,x}fl,x其中x∈[l,r]x\in[l,r]x∈[l,r]。

那么我们怎么转移这个东西

对于x∈[l,mid−1]x\in[l,mid-1]x∈[l,mid−1]，fl,xf_{l,x}fl,x代表的意义不变。
对于x=midx=midx=mid，fl,mid=fl,mid−1+hmidf_{l,mid}=f_{l,mid-1}+h_{mid}fl,mid=fl,mid−1+hmid，因为midmidmid是最高点，在这个点聚合显然不合适。
对于x∈[mid+1,r]x\in[mid+1,r]x∈[mid+1,r]，fl,x=min{fl,mid+hmid×(x−mid),fmid+1,x+hmid×(mid−l+1)}f_{l,x}=min\{f_{l,mid}+h_{mid}\times (x-mid),f_{mid+1,x}+h_{mid}\times (mid-l+1)\}fl,x=min{fl,mid+hmid×(x−mid),fmid+1,x+hmid×(mid−l+1)}

麻烦的是后面那个东西，我们考虑在线段树上维护所有的f?,xf_{?,x}f?,x（???根据处理到的节点改变）。

然后发现fl,mid+hmid×(x−mid)f_{l,mid}+h_{mid}\times (x-mid)fl,mid+hmid×(x−mid)根据xxx的变化稳定增加hmidh_{mid}hmid，而fmid+1,x+hmid×(mid−l+1)f_{mid+1,x}+h_{mid}\times (mid-l+1)fmid+1,x+hmid×(mid−l+1)这个玩意每次的增量是fmid+1,x−fmid+1,x−1f_{mid+1,x}-f_{mid+1,x-1}fmid+1,x−fmid+1,x−1，显然是不会超过hmidh_{mid}hmid的。

所以选择它们两个的决策之间存在一个交点，我们可以二分这个位置。考虑这个加等差序列和区间推平操作都是要在线段树上搞的，所以我们直接顺手在线段树上二分就好了，因为这个的原因我们要记录一下左端点和右端点的权值。

时间复杂度：O((n+q)log⁡n)O(\ (n+q)\log n\ )O( (n+q)logn )

code

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<vector>
#define ll long long
using namespace std;
const ll N=760000;
struct node{ll r,w,id;
};
ll n,m,lg[N],h[N],f[N][20],ans[N];
ll ql[N],qr[N];vector<node> q[N];
struct SegTree{#define M N<<2ll w[M],k[M],c[M],wl[M],wr[M];void Clear(){memset(w,0,sizeof(w));memset(wl,0,sizeof(wl));memset(wr,0,sizeof(wr));memset(k,0,sizeof(k));memset(c,0,sizeof(c));}void Setw(ll x,ll val){w[x]=wl[x]=wr[x]=val;k[x]=c[x]=0;return;}void Setk(ll x,ll val){wl[x]+=val;wr[x]+=val;k[x]+=val;return;}void Downdata(ll x,ll L,ll R){if(w[x]>0)Setw(x*2,w[x]),Setw(x*2+1,w[x]),w[x]=-1;if(k[x])Setk(x*2,k[x]),Setk(x*2+1,k[x]),k[x]=0;if(c[x]){ll mid=(L+R)>>1;k[x*2+1]+=c[x]*(mid-L+1);wr[x*2]+=c[x]*(mid-L);wl[x*2+1]+=c[x]*(mid-L+1);wr[x*2+1]+=c[x]*(R-L);c[x*2]+=c[x];c[x*2+1]+=c[x];c[x]=0;}return;}void Change(ll x,ll L,ll R,ll l,ll r,ll val){if(L==l&&R==r){Setw(x,val);return;}ll mid=(L+R)>>1;Downdata(x,L,R);if(r<=mid)Change(x*2,L,mid,l,r,val);else if(l>mid)Change(x*2+1,mid+1,R,l,r,val);else Change(x*2,L,mid,l,mid,val),Change(x*2+1,mid+1,R,mid+1,r,val);wl[x]=wl[x*2];wr[x]=wr[x*2+1];return;}void Update(ll x,ll L,ll R,ll l,ll r,ll ks,ll cs){if(L==l&&R==r){Setk(x,ks);c[x]+=cs;wr[x]+=(R-L)*cs;return;}ll mid=(L+R)>>1;Downdata(x,L,R);if(r<=mid)Update(x*2,L,mid,l,r,ks,cs);else if(l>mid)Update(x*2+1,mid+1,R,l,r,ks,cs);else Update(x*2,L,mid,l,mid,ks,cs),Update(x*2+1,mid+1,R,mid+1,r,ks,cs);wl[x]=wl[x*2];wr[x]=wr[x*2+1];return;}ll Ask(ll x,ll L,ll R,ll pos){if(L==R)return wr[x];ll mid=(L+R)>>1;Downdata(x,L,R);if(pos<=mid)return Ask(x*2,L,mid,pos);return Ask(x*2+1,mid+1,R,pos);}void Solve(ll x,ll L,ll R,ll l,ll r,ll k1,ll b1,ll b2){if(L==l&&R==r){if(b1>=wl[x]+b2){Setk(x,b2);return;}if(k1*(R-L)+b1<=wr[x]+b2){Setw(x,b1);wr[x]+=k1*(R-L);c[x]+=k1;return;}}ll mid=(L+R)>>1;Downdata(x,L,R);if(r<=mid)Solve(x*2,L,mid,l,r,k1,b1,b2);else if(l>mid) Solve(x*2+1,mid+1,R,l,r,k1,b1,b2);else Solve(x*2,L,mid,l,mid,k1,b1,b2),Solve(x*2+1,mid+1,R,mid+1,r,k1,b1+k1*(mid-l+1),b2);wl[x]=wl[x*2];wr[x]=wr[x*2+1];return;}#undef M
}T;
ll RMQ(ll l,ll r){ll z=lg[r-l+1];l=f[l][z];r=f[r-(1<<z)+1][z];return (h[l]<h[r])?r:l;
}
void solve(ll L,ll R){if(L>R)return;ll x=RMQ(L,R);solve(L,x-1);solve(x+1,R);for(ll i=0;i<q[x].size();i++)ans[q[x][i].id]=min(ans[q[x][i].id],q[x][i].w+T.Ask(1,1,n,q[x][i].r));ll f=(x>L)?T.Ask(1,1,n,x-1):0;f+=h[x];T.Change(1,1,n,x,x,f);if(x<R)T.Solve(1,1,n,x+1,R,h[x],f+h[x],(x-L+1)*h[x]);return;
}
signed main()
{scanf("%lld%lld",&n,&m);for(ll i=2;i<=n;i++)lg[i]=lg[i>>1]+1;for(ll i=1;i<=n;i++)scanf("%lld",&h[i]),f[i][0]=i;memset(ans,0x3f,sizeof(ans));    for(ll j=1;(1<<j)<=n;j++)for(ll i=1;i+(1<<j)-1<=n;i++){ll a=f[i][j-1],b=f[i+(1<<j-1)][j-1];f[i][j]=(h[a]<h[b])?b:a;}for(ll i=1;i<=m;i++){scanf("%lld%lld",&ql[i],&qr[i]);ql[i]++;qr[i]++;ll x=RMQ(ql[i],qr[i]);q[x].push_back((node){qr[i],(x-ql[i]+1)*h[x],i});}solve(1,n);reverse(h+1,h+1+n);for(ll i=1;i<=n;i++)q[i].clear();for(ll j=1;(1<<j)<=n;j++)for(ll i=1;i+(1<<j)-1<=n;i++){ll a=f[i][j-1],b=f[i+(1<<j-1)][j-1];f[i][j]=(h[a]<h[b])?b:a;}for(ll i=1;i<=m;i++){ql[i]=n-ql[i]+1;qr[i]=n-qr[i]+1;swap(ql[i],qr[i]);ll x=RMQ(ql[i],qr[i]);q[x].push_back((node){qr[i],(x-ql[i]+1)*h[x],i});}T.Clear();solve(1,n);for(ll i=1;i<=m;i++)printf("%lld\n",ans[i]);return 0;
}

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