2025牛客国庆派对day7 M C 题解怎么写？
摘要：Water exgcd #数学 题目翻译 Walk Alone 感到口渴，想要喝水。他想要恰好喝 (x) 单位的水，但没有合适的量杯。他只有两个水壶，容量分别为 (A) 和 (B)。他发现可以对这两个水壶进行以下操作： 将其中一
Water
exgcd #数学
题目翻译
Walk Alone 感到口渴，想要喝水。他想要恰好喝 \(x\) 单位的水，但没有合适的量杯。他只有两个水壶，容量分别为 \(A\) 和 \(B\)。他发现可以对这两个水壶进行以下操作：
将其中一个水壶装满水。
将其中一个水壶中的水全部倒掉。
喝掉其中一个水壶中的全部水。
尽可能多地将水从一个水壶转移到另一个水壶，且不能溢出。形式化地说，如果两个水壶当前分别含有 \(a\) 和 \(b\) 单位的水，则他可以从 \(A\) 向 \(B\) 转移 \(\min(a, B - b)\) 单位的水，或者从 \(B\) 向 \(A\) 转移 \(\min(b, A - a)\) 单位的水。
Walk Alone 希望尽可能少地操作。你能告诉他为了喝到恰好 \(x\) 单位的水所需的最少操作次数吗？
输入描述
输入包含多个测试用例。
第一行包含一个整数 \(T\)，表示测试用例的数量。
每个测试用例仅有一行，包含三个整数 \(A\)、\(B\) 和 \(x\)，分别表示两个水壶的容量以及他需要喝的水的体积。
输出描述
对于每个测试用例，输出一行一个整数，表示最少操作次数。如果无法喝到恰好 \(x\) 单位的水，输出 \(-1\)。
思路
所有的倒水操作实际上可以转化为：
\[Ax+By=C
\]
其中\(C\)为需要构造的数字
\(x,y\in Z\)
对于一次\(x\pm 1\)，实际上需要两次操作
所以答案可以分类讨论：
当\(x\geq 0\&\&y\geq 0\)，\(ans=2(|x|+|y|)_{min}\)
否则\(ans=2(|x|+|y|)_{min}-1\)
这是由于\(x\cdot y<0\)，则可以少进行操作一次
对于方程\(Ax+By=gcd(A,B)\)，可以通过\(exgcd\)解得特解\(x_{0},y_{0}\)
由此可以获得通解：
\[\begin{cases}
x=x_{0}+k\cdot \frac{B}{gcd(A,B)}\\ \\
y=y_{0}-k\cdot \frac{A}{gcd(A,B)}
\end{cases}
\]
也就是说，答案变成了关于\(k\)的函数：
\[f(k)=|x|+|y|=|x_{0}+k\cdot \frac{B}{gcd(A,B)}|+|y_{0}-k\cdot \frac{A}{gcd(A,B)}|
\]
这是一个形如\(f(k)=|ak+b|+|ck+d|\)的绝对值函数，其最小值必然在\(|ak_{0}+b|=|ck_{0}+d|\)时取到，但由于\(k\in Z\)，所以可能在\(\lfloor k_{0} \rfloor,\lceil k_{0} \rceil\)处取得
因此，记录所有可能的\(k\)值，遍历一遍取最小的答案即可
代码
#include<iostream>
#include<vector>
#include<unordered_map>
#include<map>
#include<unordered_set>
#include<set>
#include<algorithm>
#include<cmath>
using namespace std;
const double eps = 1e-6;
#define ll long long
#define int ll
#define rep(i,a,b) for(int i=(a);i<=(b);i++)
#define per(i,a,b) for(int i=(a);i>=(b);i--)
#define see(stl) for(auto&ele:stl)cout<<ele<<" ";cout<<'\n';
#pragma GCC optimize(3, "Ofast", "inline")
const int inf = 2e14;
constexpr int exgcd(int a, int b, int& x, int& y) {
if (!b) {
x = 1, y = 0;return a;
}
int g = exgcd(b, a % b, y, x);
y -= a / b * x;
return g;
}
void solve() {
int A, B, C;cin >> A >> B >> C;
int g = __gcd(A, B);
if (C % g != 0) {
cout << -1 << '\n';return;
}
vector<int>v = { (int)ceil(1.0 * C / (A + 1)),(int)floor(1.0 * C / (A + 1)),(int)ceil(1.0 * C / (A - 1)),(int)floor(1.0 * C / (A - 1)) };
int ans = inf;
for (int ele : v) {
rep(d, 0, 10) {
int x = ele - 5 + d;
if ((-A * x + C) % B != 0)continue;
int y = (-A * x + C) / B;
if (x >= 0 && y >= 0)ans = min(ans, 2 * (x + y));
else ans = min(ans, 2 * abs(x - y) - 1);
}
}
cout << ans << '\n';
}
signed main() {
ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(0);
int t = 1;
cin >> t;
while (t--)solve();
return 0;
}
Carrot Trees
线段树 #扫描线 #差分
题目翻译
Walk Alone 在一排中种植了 \(n\) 棵魔法胡萝卜树。设 \(a_i\) 表示第 \(i\) 棵树上的胡萝卜数量（注意 \(a_i\) 是一个实数）。初始时，所有树上都没有胡萝卜。在每一天，他可以对树执行以下两种操作之一：
1 l r x：浇灌从 \(l\) 到 \(r\)（包括两端）的所有胡萝卜树。之后，对于所有 \(l \leq i \leq r\)，\(a_i\) 立即增加 \(x / k\)，其中 \(k\) 是所有操作中的一个常数。
2 l r：从所有在 \(l\) 到 \(r\)（包括两端）范围内且至少有一个胡萝卜的树上各采摘一个胡萝卜。之后，对于所有满足 \(l \leq i \leq r\) 且 \(a_i \geq 1\) 的整数 \(i\)，\(a_i\) 减少 \(1\)。
经过 \(m\) 天后，Walk Alone 采摘了许多胡萝卜，他希望你能告诉他总共收获了多少胡萝卜。
输入描述
第一行包含三个整数 \(n\) \((1 \leq n \leq 10^6)\)、\(m\) \((1 \leq m \leq 2 \cdot 10^5)\) 和 \(k\) \((1 \leq k \leq 10^9)\)，分别表示胡萝卜树的数量、操作的数量以及第一种操作中的常数。
接下来的 \(m\) 行每行表示一个操作，格式如上所述。保证 \(1 \leq l \leq r \leq n\) 且 \(1 \leq x \leq 10^9\)。
输出描述
输出一个整数，表示总共收获的胡萝卜数量。
思路
赛时写了个暴力的线段树，维护区间的最大值与最小值，每次取萝卜的时候先判断最小值与\(k\)的大小，再决定是否往下二分
但是这样的写法通过\(80\%\)就\(TLE\)了
这是因为，最极限的情况时，不能取萝卜的位置与能取萝卜的位置交替出现，此时线段树\(query\)操作复杂度来到了\(o(n)\)
实际上，本题的输出内容值得考量：只询问所有操作结束后收到萝卜的总和
首先，将操作1的增加\(\frac{x}{k}\)改为\(x\)，操作二的\(-1\)改为\(-k\)，这样一来所有的数字都是整数
考虑单个位置\(pos\)的萝卜数量\(c\)变化情况：
如果不加入\(a_{i}\geq k\)的限制，那么在第\(i\)次操作后，萝卜数量\(c_{i}\)可能会变成负数
记第\(pos\)位置被收了\(d\)次萝卜（不考虑限制）,则真正收到的萝卜需要考虑上被多收的部分，这一部分即为\(|min\{ c_{i} \}|\) ，再考虑\(k\)的问题，多收的萝卜即为\(\left\lceil \frac{|min\{ c_{i} \}|}{k} \right\rceil\)
因此，当前位置总共收的萝卜即为\(d-\left\lceil \frac{|min\{ c_{i} \}|}{k} \right\rceil\)
接下来就是如何求得所有位置\(pos\)在不考虑限制时的最小萝卜数
维护最小值可以想到使用线段树，而要维护\(n\)个位置的最小值，考虑在\(1\sim n\)上打差分
使用扫描线+线段树遍历\(1\sim n\)，每扫过一个\(pos\)，让扫描线上的线段树执行\(pos\)上的所有操作，随后调用根节点即可获取当前\(pos\)的最小萝卜数
代码
#include<iostream>
#include<vector>
#include<unordered_map>
#include<map>
#include<unordered_set>
#include<set>
#include<algorithm>
#include<cmath>
using namespace std;
const double eps = 1e-6;
#define ll long long
#define int ll
#define rep(i,a,b) for(int i=(a);i<=(b);i++)
#define per(i,a,b) for(int i=(a);i>=(b);i--)
#define see(stl) for(auto&ele:stl)cout<<ele<<" ";cout<<'\n';
#pragma GCC optimize(3, "Ofast", "inline")
const int N = 1e6 + 5;
int n, m, k;
#define ls p<<1
#define rs p<<1|1
#define mid (l+r>>1)
int mi[N << 2], add[N << 2];
void pushup(int p) {
mi[p] = min(mi[ls], mi[rs]);
}
void pushdown(int p, int l, int r) {
if (add[p]) {
mi[ls] += add[p];mi[rs] += add[p];
add[ls] += add[p];add[rs] += add[p];
add[p] = 0;
}
}
void update(int p, int l, int r, int x, int y, int val) {
if (x <= l && r <= y) { mi[p] += val;add[p] += val; return; }
pushdown(p, l, r);
if (x <= mid)update(ls, l, mid, x, y, val);
if (y > mid)update(rs, mid + 1, r, x, y, val);
pushup(p);
}
struct que {
int op, l, r, x;
};
vector<que>q[N];
void solve() {
cin >> n >> m >> k;
rep(i, 1, m) {
int op;cin >> op;
if (op == 1) {
int l, r, x;cin >> l >> r >> x;
q[l].push_back({ 1,i,m,x });
q[r + 1].push_back({ 1,i,m,-x });
} else {
int l, r;cin >> l >> r;
q[l].push_back({ 2,i,m,-k });
q[r + 1].push_back({ 2,i,m,k });
}
}
int ans = 0, d = 0;
rep(i, 1, n) {
for (auto [op, l, r, x] : q[i]) {
if (op == 1) {
update(1, 1, m, l, r, x);
} else {
if (x < 0)d++;
else d--;
update(1, 1, m, l, r, x);
}
}
int del = -min(0ll, mi[1]);
ans += d - (del + k - 1) / k;
}
cout << ans << '\n';
}
signed main() {
ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(0);
int t = 1;
//cin >> t;
while (t--)solve();
return 0;
}