[CCO 2024] Heavy Light Decomposition

前置知识

分块，DP

简要题意

定义“好的数组”为一个数组内交替出现“轻元素”和“重元素”，轻元素即其在这个数组内是唯一的，重元素即其在数组内出现多次。

有 $n$ 个正整数 $a_i$，求其有多少种划分方案能使划分后的子数组均为好的数组。

分析样例

我们首先要搞懂一个东西，就是划分后好的数组，是指这个子数组是好的，在这个子数组内的轻重元素与原数组并没有关系，每个子数组是互相独立的。

对于样例一，其划分方案如下：

- $[1], [2], [3], [2], [3]$

- $[1], [2, 3, 2], [3]$

- $[1], [2], [3, 2, 3]$

- $[1, 2, 3, 2], [3]$

对于样例二，其划分方案如下：

- $[1], [2], [1], [3], [1]$

- $[1, 2, 1], [3], [1]$

- $[1, 2, 1, 3], [1]$

- $[1], [2], [1, 3, 1]$

- $[1], [2, 1, 3, 1]$

- $[1, 2, 1, 3, 1]$

不明白的建议手推一下。

思路分析

考虑转移

我们定义 $dp[i]$ 为前 $i$ 个元素的合法划分的方案数。

那么，转移方程很显然：$dp[i] = \sum dp[j]$，其中 $j < i$ 且 子数组 $[j + 1, i]$ 是好数组。

实际上含义就是在 $j$ 处划分，新增一个子数组 $[j + 1, i]$，方案累加前 $j$ 个元素的方案数。

考虑好数组的约束

如果 $[j + 1, i]$ 为好的数组，那么需要满足：

1. 类型交替：即数组内的元素轻重交替。

2. 奇偶性约束：如果重元素第一次出现在奇数位，那么奇数位全是重元素，反之。

因此我们如果直接枚举所有的 $j$ 去验证 $[j + 1, i]$ 是否为好数组，时间复杂度为 $O(n ^ 2)$。

考虑优化

对于当前的位置 $i$，我们设其元素大小为 $v$，用 $odd[v]$ 和 $even[v]$ 来记录 $v$ 在奇数和偶数位最近的出现位置，这样的话可以确定 $j$ 的下界。

为了保证子数组 $[j + 1, i]$ 满足类型交替，需要避免 $v$ 元素在数组内出现奇偶性冲突，那么若 $j + 1 < \min(odd[v], even[v])$ 的话，则会使其冲突。

因此我们使 $minL$ 取所有元素 $min(odd[v], even[v]) + 1$ 的最大值，因此 $j > minL - 1$。

然后是最重要的分块，我们将原数组分块，每个块维护两个核心内容，$sum[k][b]$ 表示 $b$ 块满足在奇偶性 $k$ 下的合法的 $dp[j]$ 之和，$kpos[k][b]$ 是在 $k$ 的奇偶性下块 $b$ 是否满足。另外，为了维护分块时的单个元素， 我们维护 $pos[k][i]$ 是单个位置的 $i$ 是否满足奇偶性 $k$。

当我们查询 $[l, r]$ 内符合条件的 $dp[j]$ 之和时，对于整块，只需要判断 $kpos$ 是否有效，然后累加 $sum$ 即可，对于单个的块边缘的元素，则需要满足 $kpos$ 和 $pos$，有效则累加 $dp[j]$。

在区间更新时，只需要标记区间有效和无效，在完整的块上更新 $kpos$，零散的元素更新 $pos$ 和 $sum$。

时间复杂度

分块的单次查询和更新的时间复杂度为 $O(\sqrt{n})$，时间复杂度为 $O(n \sqrt n)$。

简单卡常即可，最慢的点才两秒出头，对于四秒的时间限制完全够用。