浅谈WQS二分

发布时间 2023-09-07 22:37:28作者: 铃狐sama

WQS二分学习笔记

用途:

WQS二分通常用来解决形如强制选k个且收益最大/代价最小的题目。
就比如说:https://www.luogu.com.cn/problem/P5308
如果没有限制的话,代码会非常简单

思考方式:

使用限制:

首先要使用WQS二分要有限制:便是最终k与ans(k)构成的函数是一个凸壳。
至于想要证明某一题凸壳成立,三种方法:

  1. 设两到三个数i,j,k推式子。
  2. 感性理解。
  3. 暴力打表输出(加一维来表示k)。
    强烈推荐第三种。
    但在这里就不好说了,可以这么分析:
    假设我有一道题要找恰好k时的最大值。
    那你就只需要感性理解下去少于k次不优,取大于k次且ans(k+p)>ans(k)不存在就好了。
    后面这半句常采用反证法分析(不然的话可以通过交换什么的让答案更优)

算法思想:

竟然形成了凸壳,那么十有八九和这个图脱离不了干系。
这种凸壳有什么共同关系呢?
当横坐标x单调递增时,发现斜率也是单调递增或者单调递减的。既然单调,就可二分。

我们假设有了一个上凸壳,要找最大值。
假设我们有一个斜率为c的直线去切所有的(k,ans_k)这些点,若不考虑共线的情况,最终存在一个切点,使这条线除了切点不会与凸壳有其他交点。
我们就考虑这个特殊点,最终他肯定也会和y轴有个纵截距。
代入ans_k和k可以得到,这个纵截距b=ans_k-c*k。
这个东西拆开来看,我进行k次操作时,每一次操作都会使最终答案减少c。
然后就会有这样一个结论:切点上的ans_k为所有选取的价值都减少c后的全局最优解。
于是我们就可以在每一次二分斜率 c 后,直接求出当前每个白边边权减小 c 后任意选的最优解,同时记录最优解需要的选取的数量 x,再把价值加上 c⋅x 就得到了所需的数据。
那么很明显的是,当限制为k时,上文的x自然就是k。