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codeforces316E3 Summer Homework(線段樹,斐波那契數列)

pan hang 題目 using queue main scanf spa 維護

題目大意

給定一個n個數的數列,m個操作,有三種操作:
\(1\ x\ v\)\(a_x\)的值修改成v


\(2\ l\ r\\)\(\sum_{i=l}^r x_i*f_{i-l}\) 其中對於\(f\)數組 \(f_0=1\ ,f_1=1\ ,f_i=f_{i-1}+f_{i-2}\) (就是斐波那契數列)


\(3\ l\ r\ x\\)\(a_i+x,i\in[l,r]\)



其中\(n\le 100000,m\le 100000\)

一看這個題QwQ,就知道是線段樹題
QwQ那麽怎麽維護節點信息和合並區間呢

來舉個栗子試一下
對於系數分別為\(1\ 1,1\ 2\)來說

將二者相加變為\(2\ 3\)

也就是以第三個元素開頭的系數序列了~

由於fib序列相加還是fib序列

哇,那這麽說,這個題目所給的求和的操作,也是可以通過已知矩陣乘轉移矩陣快速得到目標矩陣

那麽!就可以通過這個東西來轉移了!
\[ \begin{bmatrix} 0 & 1 \1& 1 \\end{bmatrix} \]



所以!對於左右區間來說,合並的時候,只需要把右區間乘上左區間的長度次方(就相當於把右邊這個區間的變為\(f_{mid-l+1}\)項開頭)

同時,我們發現要進行矩陣轉移,必須記錄當前這個區間的元素從\(f_0\)開始和\(f_1\)開始的兩個值,才能夠進行矩陣計算

QwQ因為我不會矩陣乘法呀!
所以我是選擇手動展開了矩陣的n次方
最後假設是求矩陣的n次方的話
那麽最終的矩陣應為
\[ \begin{bmatrix} {fib}_{n-2} & {fib}_{n-1} \{fib}_{n-1}& {fib}_{n} \\end{bmatrix} \]

~只需要預處理一下fib序列和fib序列的前綴和就行了

void up(int root)
{
    ll len = f[2*root].len;
    f[root].len=(f[2*root].len+f[2*root+1].len)%mod;
    f[root].fir=(f[2*root].fir+f[2*root+1].fir*get(len-2)+f[2*root+1].sec*fib[len-1])%mod;
    f[root].sec=(f[2*root].sec+f[2*root+1].fir*fib[len-1]+f[2*root+1].sec*fib[len])%mod;
}

接著,我們考慮,對3操作
如果讓一個區間加x,就是讓這個區間加x*fib前綴和的區間長度-1項(因為\(f_0=1\))(求答案的是從\(f_0\)開始乘)
emmmm所以也是可以直接做了咯(記得從1開始乘的那個信息需要-add[root])

void pushdown(int root,int l,int r)
{
    if (add[root])
    {
        add[2*root]=(add[2*root]+add[root])%mod;
        add[2*root+1]=(add[2*root+1]+add[root])%mod;
        f[2*root].fir=(f[2*root].fir+add[root]*sum[f[2*root].len-1])%mod;
        f[2*root].sec=(f[2*root].sec+add[root]*sum[f[2*root].len]-add[root])%mod;
        f[2*root+1].fir=(f[2*root+1].fir+add[root]*sum[f[2*root+1].len-1])%mod;
        f[2*root+1].sec=(f[2*root+1].sec+add[root]*sum[f[2*root+1].len]-add[root])%mod; //之所以-1是因為要減掉fib[0] 
        add[root]=0;
    }
}

update和change和build都差不多~

需要註意的是!!!!!!!!!

query的時候,不能直接\(return\ f[root].fir\)

因為如果讓區間為\([l,r]\),就需要將這一段嫁接到\([x,l-1]\)的後面,對,所以也需要想之前合並的時候那樣乘一個fib

if (x<=l && r<=y)
    {
        int len = l-1-x+1;
        if (len==0) return f[root].fir;  
        return f[root].fir*get(len-2)+f[root].sec*get(len-1);
    }

其他的都差不多了啦

直接上代碼!

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<cstdlib>
#include<queue>
#include<map>
#include<vector>
#define ll long long

using namespace std;

inline ll read()
{
  ll x=0,f=1;char ch=getchar();
  while (!isdigit(ch)) {if (ch==‘-‘) f=-1;ch=getchar();}
  while (isdigit(ch)) {x=x*10+ch-‘0‘;ch=getchar();}
  return x*f;
}

const int maxn = 2e5+1e2;
const int mod = 1000000000;

struct Node
{
    ll fir,sec,len;
};

Node f[4*maxn];
ll add[4*maxn];
ll a[maxn];
ll fib[maxn],sum[maxn];
int n,m;

void init()
{
    fib[0]=1,fib[1]=1;
    for (int i=2;i<=n;i++) fib[i]=(fib[i-1]+fib[i-2])%mod;
    sum[0]=1;
    for (int i=1;i<=n;i++) sum[i]=(sum[i-1]+fib[i])%mod;
}

ll get(int x)
{
    if (x<0) return 0;
    else return fib[x];
}

void up(int root)
{
    ll len = f[2*root].len;
    f[root].len=(f[2*root].len+f[2*root+1].len)%mod;
    f[root].fir=(f[2*root].fir+f[2*root+1].fir*get(len-2)+f[2*root+1].sec*fib[len-1])%mod;
    f[root].sec=(f[2*root].sec+f[2*root+1].fir*fib[len-1]+f[2*root+1].sec*fib[len])%mod;
}

void pushdown(int root,int l,int r)
{
    if (add[root])
    {
        add[2*root]=(add[2*root]+add[root])%mod;
        add[2*root+1]=(add[2*root+1]+add[root])%mod;
        f[2*root].fir=(f[2*root].fir+add[root]*sum[f[2*root].len-1])%mod;
        f[2*root].sec=(f[2*root].sec+add[root]*sum[f[2*root].len]-add[root])%mod;
        f[2*root+1].fir=(f[2*root+1].fir+add[root]*sum[f[2*root+1].len-1])%mod;
        f[2*root+1].sec=(f[2*root+1].sec+add[root]*sum[f[2*root+1].len]-add[root])%mod; //之所以-1是因為要減掉fib[0] 
        add[root]=0;
    }
}

void build(int root,int l,int r)
{
    if (l==r)
    {
        f[root].sec=f[root].fir=a[l]%mod;
        f[root].len=1;
        return;
    }
    int mid = (l+r) >> 1;
    build(2*root,l,mid);
    build(2*root+1,mid+1,r);
    up(root);
}

void update(int root,int l,int r,int x,int y,int p)
{
    if (x<=l && r<=y)
    {
        add[root]=(add[root]+p)%mod;
        f[root].fir=(f[root].fir+sum[r-l]*p)%mod;
        f[root].sec=(f[root].sec+sum[r-l+1]*p-p)%mod;
        return;
    }
    pushdown(root,l,r);
    int mid = (l+r) >> 1;
    if (x<=mid) update(2*root,l,mid,x,y,p);
    if (y>mid) update(2*root+1,mid+1,r,x,y,p);
    up(root);
}

void change(int root,int l,int r,int x,int p)
{
    if (l==r)
    {
        f[root].fir=f[root].sec=p%mod;
        add[root]=0;
        f[root].len=1;
        return;
    }
    pushdown(root,l,r);
    int mid = (l+r) >> 1;
    if (x<=mid) change(2*root,l,mid,x,p);
    if (x>mid) change(2*root+1,mid+1,r,x,p);
    up(root);
}

ll query(int root,int l,int r,int x,int y)
{
    if (x<=l && r<=y)
    {
        int len = l-1-x+1;
        if (len==0) return f[root].fir;  
        return f[root].fir*get(len-2)+f[root].sec*get(len-1);
    }
    int mid = (l+r) >> 1;
    pushdown(root,l,r);
    ll ans=0;
    if (x<=mid) ans=(ans+query(2*root,l,mid,x,y))%mod;
    if (y>mid) ans=(ans+query(2*root+1,mid+1,r,x,y))%mod;
    return ans%mod;
}

int main()
{
  scanf("%d%d",&n,&m);
  init();
  for (int i=1;i<=n;i++) a[i]=read();
  build(1,1,n);
  //cout<<query(1,1,n,1,4)<<endl;
  for (int i=1;i<=m;i++)
  {
     int opt;
     opt=read();
     if (opt==1)
     {
        int x=read();
        ll y=read();
        change(1,1,n,x,y);
       }
    if (opt==2)
    {
        int x=read(),y=read();
        //cout<<x<<" "<<y<<endl;
        printf("%lld\n",query(1,1,n,x,y));
        //cout<<query(1,1,n,1,4)<<endl;
    }
    if (opt==3)
    {
        int x=read(),y=read();
        ll z=read();
        update(1,1,n,x,y,z);
    }
  }
  return 0;
}

codeforces316E3 Summer Homework(線段樹,斐波那契數列)