多项式乘法 & 快速傅立叶变换

简述

在信息学竞赛中,多项式乘法出现得非常的多,朴素算法的时间复杂度为\(O(n^2)\),成为了许多毒瘤出题人卡指数的地方。所以,用快速傅立叶变换(FFT, Fast Fourier Transform)来优化多项式乘法是很有必要的。接下来,我会由浅入深地来介绍这两者与其之间的关系。

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「Fortuna OJ」Jul 8th – Group B 解题报告

今天这几题咋就那么毒瘤呢?

A – String

其实这道题考场上应该能做出来的,是一道很简单的计数问题。在考场上一看到字符串就懵了,不知道为什么我对字符串的字典序有阴影,现在看来就是一道傻逼题。

考虑这样计数:

  1. 枚举一个\(i\),考虑前\(i-1\)个字符与\(T\)串相同,然后第\(i\)个字符小于\(T[i]\),这样可以保证后面怎么放置字母都能满足要求。
  2. 在枚举了\(i\)的情况下,枚举字符\(ch\),范围在\([a, T[i])\),考虑以下两种情况对答案的贡献:
    1. 如果\(ch = S[i]\),那么后面需要变动的字符个数为\(k\)个,对答案的贡献:\[ {n – i \choose k} 25^{k} \]
    2. 如果不等于,那么后面需要变动的字符个数为\(k-1\)个,因为本位占了一个;对答案的贡献:\[ {n – i \choose k – 1} 25^{k – 1} \]
  3. 贡献之后,如果本位\(T[i] \neq S[i]\),那么把\(k–\),代表多固定了一个不同的字符。

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「Fortuna OJ」Jul 5th – Group A 解题报告 / 集训队互测 2013

A – 家族

这道题真的是送分题(快要想出来直接暴力枚举+并查集的时候去看了题解,最后发现就是这么 sb)。

考虑枚举频段区间\([L, R]\)(将边进行排序,确定下界之后再枚举上界),这个地方是\(O(m^2)\)的。每次枚举下界的时候都要初始化并查集,然后合并两个集合的时候按照大小来修改答案就行了。

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网络流

定义

在有向图中,有唯一的源地(入度为 0)和汇点(出度为 0),每一条边都有非负的容量,且整张图都会保证平衡状态。这样的图叫做网络流图。

基本网络流算法

最大流 – Dinic

每秒钟每条管道流动的液体最多。常用的算法是 Dinic。先做一次 BFS 划分层次,再用 DFS 来进行流动。Dinic 算法就是在网络图上对残存网络进行利用求得最大流。

其中值得一提的是,Dinic 算法中有一个优化方式可以快速求最大流——当前弧优化。当前弧优化可以在每次找残余网络之前记录遍历到的 head 指针,避免不必要的遍历。

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「Fortuna OJ」Jul 6th – Group B 解题报告

A – 调整 Tweak

这道题我在考场上打了一个错解,还骗到了 30 分。

正常的思路是:在最短路图上找到几个边进行修改。然而,最优的解决方案并不一定出现在最短路图上的边上,也可以通过修改次优边进行解决。所以,这道题其实跟最短路没什么太大关系,即使后面会用到 Djisktra 来求最短路。

我们可以把一个\(G(V, E), |V| = n, |E| = m\)复制\(n\)份,然后对于第\(k\)份图中的有向边\((u_k, v_k, w_k)\),可以生成一个副本来连接下一层的目标点,也就是每一条边会派生出\((u_k, v_{k + 1}, 0)\),当最后求最短路时,经过这样的一条边可以被认为是修改一条边,且,这个边是单向向下的,所以不会出现同一层修改多次的情况。最后只需要求这张图的最短路,然后判定满足\(dist[n_k] \leq c\)的最小\(k\)就行了。

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「Fortuna OJ」Jul 4th – Group A 解题报告

A – 非回文数字

这道题还没写,是一道数位 DP,推荐记忆化搜索。

B – 管道

这道题是一道相当好的题目。

首先对于\(m = n – 1\)的情况,也就是树的形态下,可以考虑自下向上推,也就是从叶子节点开始推起,参考代码中 Toposort 的写法。然后,对于\(m > n\)的情况可以直接输出\(0\),因为这个方程组并不存在唯一的解:\(m\)个未知数仅提供\(n\)个条件,这样是不成立的。

最后考虑\(m = n\)的情况。这种情况就是基环树了。首先,Toposort 会把支链上的答案全部统计完毕,并且合并到环上的点。最后,我们唯一要多做的事情,就是处理环上的方程组。考虑一个这样的环:

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