夏令营501-511NOIP训练17——蛇形矩阵

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题意:话说小X在孩提时,都会做标准的蛇形矩阵了,发现很好玩。现在的小X很想对其进行改版,变为如下类型的一个无限大蛇形数阵:
1.jpg
令S(x)表示以1为左上角,x为右下角的矩形内所有数之和。例如S(12)就是具有深色背景的数之和。
给定n,对于“以1为左上角,n为右下角的矩形”内的每一个数i,计算所有S(i)之和。

思路:神仙数学题。。。

先看暴力:我们通过人工YY和简单推算可以得出一个公式:$ans=\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{m}a_{i,j}*\left ( n-i+1 \right )*\left ( m-j+1 \right )$

那么我们可以在$O(n)$的复杂度内解决问题

现在开始优化环节:我们可以把一个给定矩形拆分成若干条链,使每一条链都是一个连续的数列(莫名想到树链剖分。。。

具体拆分方法为:若是一个长方形,则先把多余的行或列拆出来,把它变成一个正方形。然后对于每一圈,我们先竖着拆$rnd$个,再横着拆$rnd-1$个,这样拆分就完成了。

现在我们的任务是求一个连续序列的和。每一个的统计总和为$a_{i,j}*\left ( n-i+1 \right )*\left ( m-j+1 \right )$,而且这个序列一定在同一行或同一列,所以我们可以把$\left ( n-i+1 \right )$或$\left ( m-j+1 \right )$中的一项提取出来,这样剩下的就是两项相乘求和了。而我们发现这两项分别在两个公差为$1$或$-1$的等差数列中。

现在开始数学环节——暴力推公式

令$f(s1,s2,d1,d2,n)$为首项为$s1$,公差为$d1$的等差数列和首项为$s2$,公差为$d2$的等差数列每一项分别相乘,前$n$项乘积的和

即:$f(s1,s2,d1,d2,n)$=$\sum_{i=1}^{n}\left [ s1+\left ( i-1 \right )*d1 \right ]*\left [ s2+\left ( i-1 \right )*d2 \right ]$

          =$\sum_{i=1}^{n}(s1*s2)+\sum_{i=1}^{n}(s1*d2*(i-1))+\sum_{i=1}^{n}( d1*s2*(i-1))+\sum_{i=1}^{n}( d1*d2*(i-1)^{2} )$

          =

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