Solution -「CF 1056G」Take Metro
\(\mathcal{Description}\)
Link.
有 \(n\) 个站台在一个圆环上，顺时针编号 \(1\sim n\)，其中 \(1\sim m\) 号站台只能乘坐顺时针转的环线，其他车站只能乘坐逆时针转的环线。给定起点 \(s\) 和参数 \(t\)，运动规则为：
-
乘坐在 \(s\) 站的环线，坐 \(t\) 站，令 \(s\) 为到达的站点；
-
令 \(t\leftarrow t-1\)，若 \(t>0\)，返回第一步。
求 \(s\) 最终的值。
\(3\le n\le10^5\)，\(1\le t\le 10^{12}\)。
\(\mathcal{Solution}\)
想要倍增？参数 \(t\) 每时每刻在变化，不可能直接倍增。
但注意到运动是在环上，所以 \(t\) 和 \((t\bmod n)\) 在当前一步运动所达到的效果是等价的，而且 \(n\) 的范围能够接受，我们可以暴力模拟直到 \(t\) 成为 \(n\) 的倍数。
接着再用倍增，我们需要求出从 \(i~(i=1,2,\cdots,n)\) 出发，参数 \(t=n\)，运动完成后到达的点。不放令所有点编号 \(-1\) 方便接下来使用 DP，令 \(f(i,j)\) 表示从 \(i\) 出发，参数 \(t=j\)，运动完成后到达的点。显然有转移
\[f(i,j)=\begin{cases}
i&j=0\\
f(i+j,j-1)&i\in[0,m)\land j>0\\
f(i-j,j-1)&i\in[m,n)\land j>0
\end{cases}
\]
其中第一维默认取\(\bmod n\) 意义下的非负值。可见，我们仅需要支持对 \(f(i)\) 这一维状态进行整段的提取和拼接，就能“整体 DP”出 \(f(i+1)\) 的状态。
用可持久化 treap 维护这一过程即可。注意 DP 中提取出的两段区间可能有大面积重叠，需要使用随机合并的方法实现 merge 操作，并且定期重构树并回收掉所有用于持久化的结点。
求出 \(f(i,n)\) 后，对其处理倍增数组即可回答询问。
复杂度 \(\mathcal O(n\log t)\)，常数较大。
\(\mathcal{Code}\)
/* Clearink */
#include <cstdio>
#include <cassert>
#include <cstdlib>
#define rep( i, l, r ) for ( int i = l, rpbound##i = r; i <= rpbound##i; ++i )
#define per( i, r, l ) for ( int i = r, rpbound##i = l; i >= rpbound##i; --i )
typedef long long LL;
const int MAXN = 1e5, MAXLG = 39;
int n, m, s, f[MAXN + 5][MAXLG + 5], tf[MAXN + 5];
LL turn;
struct PersistentTreap {
static const int MAXND = 4e7;
int node, val[MAXND + 5], ch[MAXND + 5][2], siz[MAXND + 5];
// nodes's id are 0-based.
PersistentTreap() { srand( 20120712 ); }
inline int crtnd( const int v ) {
int u = node++;
val[u] = v, ch[u][0] = ch[u][1] = -1, siz[u] = 1;
return u;
}
inline void copy( const int u, const int v ) {
val[u] = val[v], ch[u][0] = ch[v][0], ch[u][1] = ch[v][1];
siz[u] = siz[v];
}
inline void pushup( const int u ) {
siz[u] = 1 + ( ~ch[u][0] ? siz[ch[u][0]] : 0 )
+ ( ~ch[u][1] ? siz[ch[u][1]] : 0 );
}
inline bool goleft( const int a, const int b ) {
return rand() % ( a + b ) < a;
}
inline int merge( const int u, const int v ) {
if ( !~u || !~v ) return ~u ? u : v;
int w = crtnd( 0 );
if ( goleft( siz[u], siz[v] ) ) {
copy( w, u ), ch[w][1] = merge( ch[w][1], v );
} else {
copy( w, v ), ch[w][0] = merge( u, ch[w][0] );
}
return pushup( w ), w;
}
inline void rsplit( const int u, const int k, int& x, int& y ) {
if ( !~u ) return void( x = y = -1 );
if ( !k || ( ~ch[u][0] && k <= siz[ch[u][0]] ) ) {
assert( node < MAXND );
copy( y = crtnd( 0 ), u );
rsplit( ch[y][0], k, x, ch[y][0] );
pushup( y );
} else {
assert( node < MAXND );
copy( x = crtnd( 0 ), u );
rsplit( ch[x][1],
k - ( ~ch[u][0] ? siz[ch[u][0]] : 0 ) - 1, ch[x][1], y );
pushup( x );
}
}
inline int rebuild( const int l, const int r, const int* arr ) {
if ( l > r ) return -1;
int mid = l + r >> 1, u = crtnd( arr[mid] );
ch[u][0] = rebuild( l, mid - 1, arr );
ch[u][1] = rebuild( mid + 1, r, arr );
return pushup( u ), u;
}
inline void travel( const int u, int& idx, int* arr ) {
if ( !~u ) return ;
travel( ch[u][0], idx, arr );
arr[idx++] = val[u];
travel( ch[u][1], idx, arr );
}
} trp;
inline int extract( const int rt, int l, int r ) {
l = ( l % n + n ) % n, r = ( r % n + n ) % n;
int x, y, z;
if ( l <= r ) {
trp.rsplit( rt, l, x, y );
assert( trp.siz[y] >= r - l + 1 );
trp.rsplit( y, r - l + 1, y, z );
return y;
} else {
trp.rsplit( rt, r + 1, x, y );
assert( trp.siz[y] >= l - r - 1 );
trp.rsplit( y, l - r - 1, y, z );
return trp.merge( z, x );
}
}
int main() {
scanf( "%d %d %d %lld", &n, &m, &s, &turn ), --s;
for ( ; turn % n; --turn ) {
s = ( s + ( s < m ? turn : -turn ) % n + n ) % n;
}
turn /= n;
int rt = -1;
rep ( i, 0, n - 1 ) rt = trp.merge( rt, trp.crtnd( i ) );
rep ( i, 1, n ) {
rt = trp.merge( extract( rt, i, i + m - 1 ),
extract( rt, m - i, n - i - 1 ) );
if ( !( i % 5000 ) ) {
int tmp = 0;
trp.travel( rt, tmp, tf );
trp.node = 0, rt = trp.rebuild( 0, tmp - 1, tf );
}
}
int tmp = 0;
trp.travel( rt, tmp, tf );
rep ( i, 0, n - 1 ) f[i][0] = tf[i];
for ( int j = 1; 1ll << j <= turn; ++j ) {
rep ( i, 0, n - 1 ) {
f[i][j] = f[f[i][j - 1]][j - 1];
}
}
for ( int j = 39; ~j; --j ) if ( ( turn >> j ) & 1 ) s = f[s][j];
printf( "%d\n", s + 1 );
return 0;
}
