势能分析

势能分析

定义

对于每次操作,

常见势能分析

  1. 势能为连续段的个数

    1. 简要题意:现在有一个长度为 $n$ 的数列 $a_i$,初始时,每个位置的值都是 $0$,颜色为 $1$,现在有 $m$ 个操作,操作有三种:给定区间 $[l,r]$ 和颜色 $c$,将区间 $[l,r]$ 染成 $c$;给定颜色 $c$ 和值 $x$,将所有颜色为 $c$ 的位置的值增加 $x$;给定位置 $i$,求 $a_i$

      $n,m\le 10^6$

      简要题解:我们考虑用线段树维护区间连续段,同时全局维护加标记,这样二操作可以直接修改全局标记,一操作我们注意到如果区间颜色都相同可以直接打标记,那么如果区间颜色相同我们打标记,否则我们暴力向下递归修改

      我们考虑使用势能分析证明这样操作的时间复杂度,我们定义势能为区间连续段的个数,注意到一操作至多使连续段的个数增加 $2$,从而得到 $\phi(n)=O(n)$,同时一操作的势能代价函数 $f(x)=x\log n$,所以总的时间复杂度为 $f(\phi(n))=O(n\log n)$

      CF 1638E Colorful Operations

    2. 简要题意:给定一个长度为 $n$ 的序列 $a_i$ 和 $m$ 次操作,操作分两种,每次操作给定三个整数 $l,r,k$,第一种操作是将给定 $[l,r]$ 的数字都置为 $k$,第二种是查询区间 $[l,r]$ 的第 $k$ 小数

      $n,m\le 10^5,1\le a_i,k\le 10^9$

      简要题解:通过上题的势能分析,我们可以得到一操作得到的所有区间的数量为 $O(n\log n)$,拿到这些区间可以直接套整体二分的板子

      Luogu U71972 鸽子的序列

  2. 简要题意:给定一个长度为 $n$ 的序列,现在有 $m$ 次操作,操作有两种,给定 $l,r$ 区间中每个 $a_i$ 变成 $\sqrt{\lfloor a_i\rfloor}$;给定 $l,r$,区间中每个数 $a_i$ 变成 $a_i^2$,在所有操作进行完之后,请输出 $\sum_{i=1}^na_i$

    $n,m\le 2\times 10^5$

    简要题解:注意到平方后再开根相当于没进行平方,而开方后在平方则不行

    我们对于线段树上每个点维护平方了多少次,区间开方时,区间内每个点都至少平方了一次,则可以直接做区间减,否则我们暴力进行开方,注意到每个数最多被开 $O(\log\log n)$ 就会变成 $1$,时间复杂度 $O(n\log n\log\log n)$

    Luogu P7334 [JRKSJ R1] 吊打