16th Polish Collegiate Programming Contest (AMPPZ 2011) A Arithmetic Rectangle

谁说胖子不能爱 提交于 2020-01-07 01:43:32

Looking for a challenge! 2 开坑…
网上好像只能找到 http://ruchiose.is-programmer.com/2014/6/18/main_amppz_2011_solution.48903.html 这个大佬写的一句话题解…
我太菜了,波兰题真的恐怖,我调这个东西调了三个半小时… 退役选手好像做这种稍微长一点的题就不行了
题解基本上是意译自 Looking for a challenge 2
遇到的非傻逼错误好像也就没滚动数组导致RE了… 我不知道我为啥写了这么久啊?

题意

给出一个n*m的子矩阵,求出其最大等差子矩阵的面积。

等差矩阵即每行每列都为等差序列之矩阵。

测试组数不超过10000,n,m <= 3000 元素值不超过1e9,每个测试文件大小不超过20MB

引导问题1:Air crashes

题意

给出一个数组a,对于每一个元素,找出其左侧最近的比它小的元素。

解法:following the arrows

在数组前添加一个哨兵节点,其值设为负无穷。用一个数组,称其为arrow,来维护每个元素左侧比它小的最近元素。

从左向右遍历数组a,若a_{i-1} < a_i 则a_{i-1} 即是a_i左侧最近的比它小的元素。否则,比较 arrow[a_{i-1}] 指向的值与 ai 的大小关系,不断循环,直到找到为止。

此解法的时间复杂度为线性,因为每一支箭都最多只被向前移动一次。

引导问题2:Plot

给出一个01矩阵A,找出其中面积最大的全1子矩阵之面积。

解法:O(nm)

建立一个辅助数组D,D[i,j] 表示(i,j)下方连续的1的个数,该数组可以方便地线性求得。

那么,对于每一个非零的D[i,j],我们在同一行里从(i,j)出发寻找左右两侧离其最近的D[i,k]使得D[i,k]<=D[i,j]。

计左侧点的标号为j’,右侧点的标号为j’’,那么 D[i,j]\times (j’’-j’-1) 即为一个符合条件的子矩阵面积。

对于矩阵中的每一个元素计算上式,最大的结果即为答案,时间复杂度为O(nm)

原问题解法

经过观察,我们可以将一个数列分解成若干个子序列,使得每一个子序列都是等差数列。显然,相邻的两个子序列有且仅有有一个公共元素。

于是我们可以在线性时间内处理出从宽度为1的最大等差子矩阵,相似地,我们也可以这样处理出长度为1,宽度为2和长度为2的最大等差子矩阵。

下面就只剩长度和宽度都大于3的情况待解决。对于每个3*3的子矩阵,我们判断它是否为等差矩阵,如果是,则标记该子矩阵的中心元素。经过进一步观察,我们发现,如果一个子矩阵是等差矩阵,当且仅当该矩阵的每一个3*3大小的子矩阵都为等差矩阵。

于是,利用Plot一题中的方法,求出标记过为3*3子矩阵中心的最大子矩阵,即能求出a矩阵的最大等差子矩阵。

总的时间复杂度为O(nm).

代码

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <climits>

const int maxn = 3000+5;
const int inf = INT_MIN;

int T;
int n, m;
int a[maxn][maxn], d[maxn][maxn];
int arrow_left[maxn], arrow_right[maxn];
int ans, now;
int diff, diff1, diff2;

int main(int argc, char *argv[]) { 
	std::ios::sync_with_stdio(false);
	std::cin.tie(0); 
	std::cin >> T;
	while (T--) {
		std::cin >> n >> m;
		for (int i = 1; i <= n; i++) {
			for (int j = 1; j <= m; j++) {
				std::cin >> a[i][j];
			}
		}
		ans = 1;
		if (m > 1) {
			ans = std::max(ans, 2);
			for (int i = 1; i <= n; i++) {
				now = 2;
				diff = a[i][2]-a[i][1];
				for (int j = 3; j <= m; j++) {
					if (a[i][j] - a[i][j-1] == diff) {
						now++;
					} else {
						diff = a[i][j] - a[i][j-1];
						now = 2;
					}
					ans = std::max(ans, now);
				}
			}
		}
		if (n > 1) {
			ans = std::max(ans, 2);
			for (int j = 1; j <= m; j++) {
				now = 2;
				diff = a[2][j]-a[1][j];
				for (int i = 3; i <= n; i++) {
					if (a[i][j] - a[i-1][j] == diff) {
						now++;
					} else {
						diff = a[i][j] - a[i-1][j];
						now = 2;
					}
					ans = std::max(ans, now);
				}
			}
		}
		if (n > 1 && m > 1) {
			ans = std::max(ans, 4);
			for (int i = 1; i <= n-1; i++) {
				now = 4;
				diff1 = a[i][2] - a[i][1], diff2 = a[i+1][2] - a[i+1][1];
				for (int j = 3; j <= m; j++) {
					if (a[i][j] - a[i][j-1] == diff1 && a[i+1][j] - a[i+1][j-1] == diff2) {
						now+=2;
					} else {
						diff1 = a[i][j] - a[i][j-1], diff2 = a[i+1][j] - a[i+1][j-1];
						now = 4;
					}
					ans = std::max(ans, now);
				}
			}
			for (int j = 1; j <= m-1; j++) {
				now = 4;
				diff1 = a[2][j] - a[1][j], diff2 = a[2][j+1] - a[1][j+1];
				for (int i = 3; i <= n; i++) {
					if (a[i][j] - a[i-1][j] == diff1 && a[i][j+1] - a[i-1][j+1] == diff2) {
						now+=2;
					} else {
						diff1 = a[i][j] - a[i-1][j], diff2 = a[i][j+1] - a[i-1][j+1];
						now = 4;
					}
					ans = std::max(ans, now);
				}
			}
		}
		if (n >= 3 && m >= 3) {
			for (int i = 0; i <= n; i++) {
				for (int j = 0; j <= m; j++) {
					d[i][j] = 0;
				}
			}
			for (int i = n-1; i >= 2; i--) {
				for (int j = 2; j <= m-1; j++) {
					int yes = 1;
					if (a[i-1][j+1] - a[i-1][j] != a[i-1][j] - a[i-1][j-1]) {
						yes = 0;
					}
					if (a[i][j+1] - a[i][j] != a[i][j] - a[i][j-1]) {
						yes = 0;
					}
					if (a[i+1][j+1] - a[i+1][j] != a[i+1][j] - a[i+1][j-1]) {
						yes = 0;
					}
					if (a[i+1][j-1] - a[i][j-1] != a[i][j-1] - a[i-1][j-1]) {
						yes = 0;
					}
					if (a[i+1][j] - a[i][j] != a[i][j] - a[i-1][j]) {
						yes = 0;
					}
					if (a[i+1][j+1] - a[i][j+1] != a[i][j+1] - a[i-1][j+1]) {
						yes = 0;
					}
					if (yes) {
						d[i][j] = d[i+1][j] + 1;
					} else {
						d[i][j] = 0;
					}
				}
			}
			for (int i = 2; i <= n-1; i++) {
				d[i][1] = inf;
				d[i][m] = inf;
				for (int j = 2; j <= m-1; j++) {
					if (d[i][j-1] < d[i][j]) {
						arrow_left[j] = j-1;
					} else {
						arrow_left[j] = arrow_left[j-1];
						while (d[i][arrow_left[j]] >= d[i][j]) {
							arrow_left[j] = arrow_left[arrow_left[j]];
						}
					}
				}
				for (int j = m-1; j >= 2; j--) {
					if (d[i][j+1] < d[i][j]) {
						arrow_right[j] = j+1;
					} else {
						arrow_right[j] = arrow_right[j+1];
						while (d[i][arrow_right[j]] >= d[i][j]) {
							arrow_right[j] = arrow_right[arrow_right[j]];
						}
					}
				}
				for (int j = 2; j <= m-1; j++) {
					if (d[i][j] > 0) ans = std::max(ans, (d[i][j]+2)*(arrow_right[j]-arrow_left[j]+1));
				}
			}
		}
		std::cout << ans << '\n';
	}
}
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