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Type: Editorial

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Posted by: louyuxuan

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New Editorial for Problem #22857

首先容易得到一些性质:首先把所有打算用 AI 的一起放在所有手写前面不劣,且根据 exchange arugment 有 AI 之间是按照 $B_i$ 升序排序的,所以其实只要觉得哪些任务用 AI,倒数第 $k$ 个 AI 的代价是 $kB_i$。

然后就可以 DP 了,初始默然全手写,代价为 $\sum A_i$,按照 $B_i$ 降序处理,设 $f(k)$ 表示当前选了 $k$ 个 AI,转移为 $f'(k)=\min(f(k), f(k-1)+kB_i-A_i)$。现在可以做到 $\mathcal{O}(n^2)$。

根据一些说法,不妨先假设这个东西是凸的。考察差分,$d_k=f(k)-f(k-1)$,那么 $kB_i-A_i$ 更优等价于 $d_k-kB_i>A_i$,我们可以在后续归纳说明 $d_{k+1}-d_{k}\ge B_i$,所以 $d_k-kB_i$ 单调不降,只需要找到第一个 $d_k-kB_i$ 不降的位置,用二分和平衡树维护 $d_i$ 即可做到 $\mathcal{O}(n\log n)$。

上面结论的证明:考虑归纳,由于 $B_i$ 不降,若 $d_{k+1}-d_k\ge B_{i-1}$,我们自然有结论成立,于是只要证 $d_{k+1}'-d_k'\ge B_i$,由于 $d'$ 相当于一个单点插入和后缀加,列一下有变化的地方就发现不会出现问题。

但是上面的东西看上去不太好想到,这个 $d_{k+1}-d_k\ge B_i$ 是一个比凸性更强的性质,转移中比较不同的地方就是 $kB_i$ 这一项,如果没有这一项,就是 $f$ 和 $[0,-A_i]$ 这个序列的闵可夫斯基和,显然是凸的。令 $a=A_i,b=B_i$,这个形式就是 $f'(k)=\min(f(k),f(k-1)-a)$。对于有 $kb$ 的情况,我们考虑构造一个 $g(k)=f(k)+h(k)$ 使得 $g'(k)=\min(g(k),g(k-1)-a)$。那么有 $f'(k)=\min(f(k),f(k-1)+h(k-1)-h(k)-a)$,于是我们要求 $h(k-1)-h(k)=kb$,那么 $h(k)=-b\binom{k+1}2$,所以其实 $f$ 的二阶差分 $\ge b$ 等价于 $g$ 是凸的。当 $b$ 减小时,$g(k)$ 会加上凸函数 $\binom{k+1}2$ 的正数倍,所以仍然是凸的。于是 $f$ 的二阶差分始终 $\ge b$,或者你直接维护 $g$ 的差分也是没问题的,每次转移是插入一个 $-a$。这里的思路是什么?$kb$ 这一项比较讨厌,我们尝试通过一些转化把它变为常见的形式,进而说明凸性甚至一个更强的性质。思路来源:jiangly。

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