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Yuki 96 圏外です。( Union Find, Bucket, Furthest Pair, Convex Hull )

No.96 圏外です。 - yukicoder

題意:
兩個人各拿著一台無線電要通話,無線電之間最遠可通話距離為 1 km,基地台之間則是 10 km,無線電與基地台之間則是 1 km。在兩人可通話的前提下求最大可能的歐幾里德距離。

資料規模:
基地台數量 0≤N≤120000
基地台座標 −10000≤Xi,Yi≤10000, 且為整數
保證無重複的點
時限 5000 ms
記憶體 512 MB

解法:
考慮資料規模若小一點應該要怎麼做。發現希望將可通話的基地台合成一團,使團與團之間任意點不能溝通,因為若能溝通,則兩團所有點都能溝通。若能達到這裡,就只剩下分別考慮每團的最遠距離。分團的過程暴力是 O( N ^ 2 ),乍看不能優化,但考慮分塊,將 10 * 10 的座標都作為一塊先各自合併看看之後,每一塊裡的任一點只需要考慮八方向的塊,而根據鴿籠原理,每塊至多只會有 100 個基地台,因此最差情況每個點只會和本身的塊以外的基地台合併 800 次,可以在時限內通過。最後求團中最遠點對的部分,可以先求凸包,再利用凸包上最遠距離點對的單調性質,以尺取法線性時間完成。

時間 / 空間複雜度:
O( N lg N ) / O( N )

int N;
vi X, Y;

void init(){
  cin >> N;
  X = Y = vi( N );
  for( int i = 0; i < N; ++i )
    cin >> X[ i ] >> Y[ i ];
}

struct dsu{
  vi fa;
  dsu( int sz ){
    fa = vi( sz );
    for( int i = 0; i < sz; ++i )
      fa[ i ] = i;
  }
  int find( int x ){
    return fa[ x ] == x ? x : fa[ x ] = find( fa[ x ] );
  }
  int merge( int a, int b ){
    int x = find( a );
    int y = find( b );
    if( x == y )
      return 0;
    fa[ x ] = y;
    return 1;
  }
};

map< int, vi > group;

int eu_dis2( int a, int b, int x, int y ){
  int dx = a - x;
  int dy = b - y;
  return dx * dx + dy * dy;
}

double eu_dis( int a, int b, int x, int y ){
  double dx = a - x;
  double dy = b - y;
  return sqrt( dx * dx + dy * dy ); 
}

void preprocess(){
  map< pii, vi > box;
  for( int i = 0; i < N; ++i )
    box[ make_pair( ( X[ i ] + 10000 ) /10, ( Y[ i ] + 10000 ) / 10 ) ].emplace_back( i );
  dsu *uf = new dsu( N );
  for( auto it = box.begin(); it != box.end(); ++it ){
    for( int i = 0; i < ( it->second ).size(); ++i )
      for( int j = i + 1; j < ( it->second ).size(); ++j )
        if( eu_dis2( X[ ( it->second )[ i ] ], Y[ ( it->second )[ i ] ], X[ ( it->second )[ j ] ], Y[ ( it->second )[ j ] ] ) <= 100 )
          uf->merge( ( it->second )[ i ], ( it->second )[ j ] );
    static const int dx[] = { 0, 1, 0, -1, 1, 1, -1, -1 };
    static const int dy[] = { 1, 0, -1, 0, 1, -1, 1, -1 };
    for( int di = 0; di < 8; ++di ){
      pii key = make_pair( ( it->first ).first + dx[ di ], ( it->first ).second + dy[ di ] );
      if( not box.count( key ) ) continue;
      auto &cur = it->second;
      auto &adj = box[ key ];
      for( auto &u : cur )
        for( auto &v : adj )
          if( eu_dis2( X[ u ], Y[ u ], X[ v ], Y[ v ] ) <= 100 )
            uf->merge( u, v );
    }
  }
  for( int i = 0; i < N; ++i )
    group[ uf->find( i ) ].emplace_back( i );
}

void solve(){
  double ans = N == 0 ? 1.0 : 2.0;
  for( auto it = group.begin(); it != group.end(); ++it ){
    sort( ( it->second ).begin(), ( it->second ).end(), 
          [ & ]( int i, int j ){ return X[ i ] != X[ j ] ? X[ i ] < X[ j ] : Y[ i ] < Y[ j ]; } );
    vector< int > stk;
    function< double ( double, double, double, double ) > cross = [ & ]( double x1, double y1, double x2, double y2 ){ return x1 * y2 - y1 * x2; };  
    for( int i = 0; i < ( it->second ).size(); ++i ){
      while( stk.size() >= 2 ){
        int s = stk.size();
        double dx1 = X[ stk[ s - 1 ] ] - X[ stk[ s - 2 ] ];
        double dy1 = Y[ stk[ s - 1 ] ] - Y[ stk[ s - 2 ] ];
        double dx2 = X[ ( it->second )[ i ] ] - X[ stk[ s - 2 ] ];
        double dy2 = Y[ ( it->second )[ i ] ] - Y[ stk[ s - 2 ] ];
        if( cross( dx1, dy1, dx2, dy2 ) <= 0.0 )
          stk.pop_back();
        else
          break;
      }
      stk.emplace_back( ( it->second )[ i ] );
    }
    int h = stk.size();
    for( int i = ( int ) ( it->second ).size() - 2; i >= 0; --i ){
      while( stk.size() > h ){
        int s = stk.size();
        double dx1 = X[ stk[ s - 1 ] ] - X[ stk[ s - 2 ] ];
        double dy1 = Y[ stk[ s - 1 ] ] - Y[ stk[ s - 2 ] ];
        double dx2 = X[ ( it->second )[ i ] ] - X[ stk[ s - 2 ] ];
        double dy2 = Y[ ( it->second )[ i ] ] - Y[ stk[ s - 2 ] ];
        if( cross( dx1, dy1, dx2, dy2 ) <= 0.0 )
          stk.pop_back();
        else
          break;
      }
      stk.emplace_back( ( it->second )[ i ] );
    }
    stk.pop_back(); // start
    h = stk.size();
    for( int i = 0; i < h; ++i )
      stk.emplace_back( stk[ i ] );
    for( int i = 0, j = 1; i < h; ++i ){
      while( eu_dis2( X[ stk[ i ] ], Y[ stk[ i ] ], X[ stk[ j ] ], Y[ stk[ j ] ] ) <= eu_dis2( X[ stk[ i ] ], Y[ stk[ i ] ], X[ stk[ j + 1 ] ], Y[ stk[ j + 1 ] ] ) )
        ++j;
      upmax( ans, 2.0 + eu_dis( X[ stk[ i ] ], Y[ stk[ i ] ], X[ stk[ j ] ], Y[ stk[ j ] ] ) ); 
    }
  }
  cout << fixed << setprecision( 8 ) << ans << endl;
}