璀璨星空1讲的喵。

tzl_Dedicatus545

2024-08-17 16:25:49

题解

璀璨星空1讲的喵。

下令 \phi=1.618=\dfrac{1+\sqrt{5}}{2}

我们将给出一个询问复杂度 \Theta(\log_{2/\phi} n) 复杂度的做法,并证明任何做法至多比该做法询问次数少 1,在本题中,这个做法需要 54 次,远远优于原题的 114 次。原题是 3.5k 那这个做法是不是应该评 4.0k(

我们考虑一个抽象的问题,该问题与原问题等价:

选手可以给交互库一个区间 [l,r],交互库对该询问给出一个 0/1 的应答,代表本次交互库的选择。交互库同时维护序列 \{S\},表示 S_x 说谎情况,每次交互库若选择 0,即往 [l,r] 后面加个 0,代表若答案 \in[l,r],则交互库说谎了,反之同理;反之同理。

当出现 000/111 子串时,这个答案就死了。

我们为末尾子串 01,10,11,00 赋个势能。

当前状态的势能 E 被定义为每个串的势能之和。

每次交互库可以选择返回 0/1,设 E_0E_1 分别为交互库返回 0/1 后的势能。

我们不妨设 H_{01}=H_{10}=x,H_{11}=H_{00}=1

显然一个串死了权值就是 0

转移表:

末尾字符/加入字符 00 01 10 11
0 死了 x 1 x
1 x 1 x 死了

接下来我们分析 E_0+E_1 的结果。

读者可以自行枚举每种情况加入 0/1 后的权值。

00 01 10 11
\dfrac{E_{0}+E_{1}}{E} x \dfrac{(1+x)}{x} \dfrac{(1+x)}{x} x

我们希望 x=\dfrac{(1+x)}{x},自然解得 x=\phi(显然 x>0

我们分析到:E_0+E_1=\phi E,我们作为交互库,希望 E 尽可能大,所以 \max(E_0,E_1)\geq \dfrac{\phi}{2}

也就是说,每次询问我们至多使得 E 减少 \dfrac{\phi}{2} 倍。

注意到我们在当前状况下可以找到解的必要条件是:E_{\text{final}}\leq2\phi

初始势能至少为 \dfrac{n}{2}(1+\phi)=E_{\text{begin}},这是因为:显然第一次询问可以直接回答你喜欢 0 还是 1,第二次询问我们考察:显然序列在第二次询问与第一次询问中,恰属于一个询问的部分和它的补集,这分别对应我们回答 0/1,其大小的较大值应当 \geq \dfrac{n}{2},我们便直接返回该较大值所对应的 0/1,显然该部分使得势能 \geq \dfrac{n}{2}(1+\phi)

也就是说,任何程序至少需要使用 \log_{2/\phi}(E_{\text{begin}})-\log_{2/\phi}(E_{\text{final}})=\log_{2/\phi}{n}-O(1) 次询问才能得到答案。

具体实现上,我们仿照上述过程,每次找 E_0E_1 最接近的部分询问,并维护上述字符串集合 S 即可,可以证明,每次我们找到的 E_0-E_1=O(1)

具体证明考虑以下事实:当询问区间为 \varnothing 时,记 E_0,E_1 分别为 E_{0,0},E_{0,1},同理,当询问区间为 [1,n] 时,记 E_0,E_1 分别为 E_{n,0},E_{n,1},注意到 E_{i} 单调不增/不减,且 E_{0,0}=E_{n,1},E_{n,0}=E_{0,1} 每次 i\to i+1 的过程只会让势能变化 O(1),故取曲线的交点,则此处 E_0-E_1=O(1),则 \max(E_0,E_1)=\dfrac{2E}{\phi}+O(1)

AC Code: https://codeforces.com/contest/1924/submission/276915671