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#828. 【IOI2023】超车

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这是一道交互题,你只需要实现代码中要求的函数。

本题仅支持 C++ 语言提交。

题目描述

从布达佩斯机场到 Forrás 酒店有一条单向单车道的公路,公路的长度为 $L$ 公里。

IOI 2023 活动期间,有 $N+1$ 辆巴士在这条公路上行驶。巴士从 $0$ 到 $N$ 依次编号。巴士 $i$($0 \le i \lt N$)计划在活动的第 $T[i]$ 秒从机场出发,行驶一公里用时 $W[i]$ 秒。巴士 $N$ 是备用巴士,行驶一公里用时 $X$ 秒。它从机场出发的时间 $Y$ 尚未确定。

巴士在这条公路上行驶时一般不允许超车,但允许在一些被称为调度站的地方进行超车。公路上一共有 $M$ 个调度站($M \gt 1$),从 $0$ 到 $M - 1$ 依次编号,位于公路的不同位置。调度站 $j$($0 \le j \lt M$)的位置在机场出发后沿公路的 $S[j]$ 公里处。调度站按照从机场开始的距离递增排列,也就是对于每个 $0 \le j \le M - 2$,有 $S[j] \lt S[j+1]$。首个调度站设在机场,最后一个设在酒店。也就是说,$S[0] = 0$,$S[M-1] = L$。

每辆巴士都以指定的最快速度行驶,除非它遇到前面有比它慢的巴士。在这种情况下,后面的快车会被前面的慢车压着,被迫以慢车的速度行驶。这种情况会持续到两车到达下一个调度站。在那里,快车会完成对慢车的超越。

形式化地说,对于满足 $0 \le i \le N$ 且 $0 \le j \lt M$ 的每组 $i$ 和 $j$,巴士 $i$ 到达调度站 $j$ 的时间 $t_{i,j}$(以秒为单位)定义如下:对于每个 $0 \le i \lt N$,有 $t_{i,0} = T[i]$。另有 $t_{N,0} = Y$。对于满足 $0 \lt j \lt M$ 的每个 $j$:

  • 定义巴士 $i$ 到达调度站 $j$ 的期望到达时间 $e_{i,j}$(以秒为单位)为巴士 $i$ 到达调度站 $j-1$ 之后以全速行驶到达调度站 $j$ 的时间。也就是说,
    • 对于每个 $0 \le i \lt N$,有 $e_{i,j} = t_{i,j-1} + W[i] \cdot (S[j]-S[j-1])$;
    • 另有 $e_{N,j} = t_{N,j-1} + X \cdot (S[j]-S[j-1])$。
  • 巴士 $i$ 到达调度站 $j$ 的时间,是巴士 $i$ 到达调度站 $j$ 的期望到达时间,以及其他比巴士 $i$ 早到调度站 $j-1$ 的巴士到达调度站 $j$ 的期望到达时间中的最大值。形式化地说,$t_{i,j}$ 是 $e_{i,j}$ 和所有满足 $0 \le k \le N$ 且 $t_{k,j-1} \lt t_{i,j-1}$ 的 $e_{k,j}$ 中的最大值。

IOI 组委会想要调度备用巴士(巴士 $N$)。你的任务是回答组委会的 $Q$ 个问题,问题的形式如下:给定备用巴士从机场出发的时间 $Y$(以秒为单位),它将于何时到达酒店?

实现细节

你的任务是实现以下函数:

void init(int L, int N, int64[] T, int[] W, int X, int M, int[] S)
  • $L$:公路的长度
  • $N$:常规(非备用)巴士的数量
  • $T$:长度为 $N$ 的数组,描述常规巴士计划从机场出发的时间。
  • $W$:长度为 $N$ 的数组,描述常规巴士的最大速度。
  • $X$:备用巴士行驶一公里所需的时间
  • $M$:调度站的数量
  • $S$:长度为 $M$ 的数组,描述从机场到调度站的距离。
  • 对于每个测试用例,这个函数都恰好调用一次,发生在对任何 arrival_time 的调用之前。
int64 arrival_time(int64 Y)
  • $Y$:备用巴士(巴士 $N$)计划从机场出发的时间
  • 这个函数应该返回备用巴士到达酒店的时间。
  • 这个函数恰好调用 $Q$ 次。

例子

考虑以下调用序列:

init(6, 4, [20, 10, 40, 0], [5, 20, 20, 30], 10, 4, [0, 1, 3, 6])

忽略巴士 $4$(它还没有确定出发时间),下表列出了巴士到达每个调度站的期望时间和实际时间:

$i$ $t_{i,0}$ $e_{i,1}$ $t_{i,1}$ $e_{i,2}$ $t_{i,2}$ $e_{i,3}$ $t_{i,3}$
$0$ $20$ $25$ $30$ $40$ $40$ $55$ $55$
$1$ $10$ $30$ $30$ $70$ $70$ $130$ $130$
$2$ $40$ $60$ $60$ $100$ $100$ $160$ $180$
$3$ $0$ $30$ $30$ $90$ $90$ $180$ $180$

巴士到达调度站 $0$ 的时间就是它计划从机场出发的时间。也就是说,对于 $0 \le i \le 3$,$t_{i,0} = T[i]$。

到达调度站 $1$ 的期望时间和实际时间计算如下:

  • 调度站 $1$ 的期望到达时间:
    • 巴士 $0$:$e_{0,1} = t_{0,0} + W[0] \cdot (S[1]-S[0]) = 20 + 5 \cdot 1 = 25$。
    • 巴士 $1$:$e_{1,1} = t_{1,0} + W[1] \cdot (S[1]-S[0]) = 10 + 20 \cdot 1 = 30$。
    • 巴士 $2$:$e_{2,1} = t_{2,0} + W[2] \cdot (S[1]-S[0]) = 40 + 20 \cdot 1 = 60$。
    • 巴士 $3$:$e_{3,1} = t_{3,0} + W[3] \cdot (S[1]-S[0]) = 0 + 30 \cdot 1 = 30$。
  • 调度站 $1$ 的到达时间:
    • 巴士 $1$ 和 $3$ 早于巴士 $0$ 到达调度站 $0$,所以 $t_{0,1} = \max([e_{0,1},e_{1,1},e_{3,1}]) = 30$。
    • 巴士 $3$ 早于巴士 $1$ 到达调度站 $0$,所以 $t_{1,1} = \max([e_{1,1},e_{3,1}]) = 30$。
    • 巴士 $0$、巴士 $1$ 和巴士 $3$ 早于巴士 $2$ 到达调度站 $0$,所以 $t_{2,1} = \max([e_{0,1},e_{1,1},e_{2,1},e_{3,1}]) = 60$。
    • 没有比巴士 $3$ 更早到达调度站 $0$ 的巴士,所以 $t_{3,1} = \max([e_{3,1}]) = 30$。
arrival_time(0)

巴士 $4$ 行驶一公里需要 $10$ 秒,现在计划在第 $0$ 秒从机场出发。 这种情况下,下表列出每辆巴士的到达时间。 常规巴士期望和实际到达时间的唯一变动用下划线标注。

$i$ $t_{i,0}$ $e_{i,1}$ $t_{i,1}$ $e_{i,2}$ $t_{i,2}$ $e_{i,3}$ $t_{i,3}$
$0$ $20$ $25$ $30$ $40$ $40$ $55$ $\underline{60}$
$1$ $10$ $30$ $30$ $70$ $70$ $130$ $130$
$2$ $40$ $60$ $60$ $100$ $100$ $160$ $180$
$3$ $0$ $30$ $30$ $90$ $90$ $180$ $180$
$4$ $0$ $10$ $10$ $30$ $30$ $60$ $60$

由此可知巴士 $4$ 在第 $60$ 秒到达酒店。 因此,函数应该返回 $60$。

arrival_time(50)

巴士 $4$ 现在计划在第 $50$ 秒从机场出发。 这种情况下,与初始表格相比,常规巴士的到达时间没有变化。 下表列出了到达时间。

$i$ $t_{i,0}$ $e_{i,1}$ $t_{i,1}$ $e_{i,2}$ $t_{i,2}$ $e_{i,3}$ $t_{i,3}$
$0$ $20$ $25$ $30$ $40$ $40$ $55$ $55$
$1$ $10$ $30$ $30$ $70$ $70$ $130$ $130$
$2$ $40$ $60$ $60$ $100$ $100$ $160$ $180$
$3$ $0$ $30$ $30$ $90$ $90$ $180$ $180$
$4$ $50$ $60$ $60$ $80$ $90$ $120$ $130$

巴士 $4$ 和较慢的巴士 $2$ 同时到达调度站 $1$,然后巴士 $4$ 超过了巴士 $2$。 接着,巴士 $4$ 在调度站 $1$ 和 $2$ 之间行驶时被巴士 $3$ 压着,导致它到达调度站 $2$ 的时间是第 $90$ 秒,而不是第 $80$ 秒。 在过了调度站 $2$ 之后,巴士 $4$ 被巴士 $1$ 压着,直到它们到达酒店。 巴士 $4$ 在第 $130$ 秒到达酒店。 因此,函数应该返回 $130$。

将每辆巴士从机场出发到不同距离的时间画成折线图。 图中 x 轴表示从机场出发的距离(以公里为单位),y 轴表示时间(以秒为单位)。 竖的虚线标注了调度站的位置。 不同颜色的实线(标注了巴士的编号)表示四辆常规巴士。 黑色的点线表示备用巴士。

arrival_time(0) arrival_time(50)

评测程序示例

评测程序示例按以下格式读取输入:

  • 第 $1$ 行:$L \; N \; X \; M \; Q$
  • 第 $2$ 行:$T[0] \; T[1] \; \ldots \; T[N-1]$
  • 第 $3$ 行:$W[0] \; W[1] \; \ldots \; W[N-1]$
  • 第 $4$ 行:$S[0] \; S[1] \; \ldots \; S[M-1]$
  • 第 $5 + k$ 行($0 \le k \lt Q$):问题 $k$ 的 $Y$

评测程序示例按以下格式打印你的答案:

  • 第 $1 + k$ 行($0 \le k \lt Q$):问题 $k$ 中 arrival_time 的返回值

样例 #1

样例输入 #1

6 4 10 4 2
20 10 40 0
5 20 20 30
0 1 3 6
0
50

样例输出 #1

60
130

约束条件

  • $1 \le L \le 10^9$
  • $1 \le N \le 1\,000$
  • $0 \le T[i] \le 10^{18}$(对于满足 $0 \le i \lt N$ 的每个 $i$)
  • $1 \le W[i] \le 10^9$(对于满足 $0 \le i \lt N$ 的每个 $i$)
  • $1 \le X \le 10^9$
  • $2 \le M \le 1\,000$
  • $0 = S[0] \lt S[1] \lt \cdots \lt S[M-1] = L$
  • $1 \le Q \le 10^6$
  • $0 \le Y \le 10^{18}$

子任务

  1. (9 分)$N = 1, Q \le 1\,000$
  2. (10 分)$M = 2, Q \le 1\,000$
  3. (20 分)$N, M, Q \le 100$
  4. (26 分)$Q \le 5\,000$
  5. (35 分)没有额外的约束条件。

时间限制:2.5s $\texttt{3s}$

空间限制:$\texttt{2048MB}$