convex/cht_monotone.hpp

• View this file on GitHub
• Last update: 2022-12-23 11:08:54+09:00
• Include: #include "convex/cht_monotone.hpp"

Verified with

• test/yukicoder/1297.test.cpp
• test/yukicoder/913.test.cpp
• test_atcoder/arc130f.test.cpp

Code

// 挿入しながら query_monotone を使う場合、直線の挿入順と同じ方向の単調性が必要

template <typename T, bool isMin>
struct CHT_monotone {
#define F first
#define S second
  using P = pair<T, T>;
  deque<P> H;

  CHT_monotone() = default;

  bool empty() const { return H.empty(); }

  void clear() { H.clear(); }

  inline int sgn(T x) { return x == 0 ? 0 : (x < 0 ? -1 : 1); }

  using D = long double;

  inline bool check(const P &a, const P &b, const P &c) {
    if (b.S == a.S || c.S == b.S)
      return sgn(b.F - a.F) * sgn(c.S - b.S) >= sgn(c.F - b.F) * sgn(b.S - a.S);

    // return (b.F-a.F)*(c.S-b.S) >= (b.S-a.S)*(c.F-b.F);

    return D(b.F - a.F) * sgn(c.S - b.S) / D(abs(b.S - a.S))
           >= D(c.F - b.F) * sgn(b.S - a.S) / D(abs(c.S - b.S));
  }

  void add(T a, T b) {
    if (!isMin) a *= -1, b *= -1;
    P line(a, b);
    if (empty()) {
      H.emplace_front(line);
      return;
    }
    if (H.front().F <= a) {
      if (H.front().F == a) {
        if (H.front().S <= b) return;
        H.pop_front();
      }
      while (H.size() >= 2 && check(line, H.front(), H[1])) H.pop_front();
      H.emplace_front(line);
    } else {
      assert(a <= H.back().F);
      if (H.back().F == a) {
        if (H.back().S <= b) return;
        H.pop_back();
      }
      while (H.size() >= 2 && check(H[H.size() - 2], H.back(), line))
        H.pop_back();
      H.emplace_back(line);
    }
  }

  inline T get_y(const P &a, const T &x) { return a.F * x + a.S; }

  T query(T x) {
    assert(!empty());
    int l = -1, r = H.size() - 1;
    while (l + 1 < r) {
      int m = (l + r) >> 1;
      if (get_y(H[m], x) >= get_y(H[m + 1], x))
        l = m;
      else
        r = m;
    }
    if (isMin) return get_y(H[r], x);
    return -get_y(H[r], x);
  }

  T query_monotone_inc(T x) {
    assert(!empty());
    while (H.size() >= 2 && get_y(H.front(), x) >= get_y(H[1], x))
      H.pop_front();
    if (isMin) return get_y(H.front(), x);
    return -get_y(H.front(), x);
  }

  T query_monotone_dec(T x) {
    assert(!empty());
    while (H.size() >= 2 && get_y(H.back(), x) >= get_y(H[H.size() - 2], x))
      H.pop_back();
    if (isMin) return get_y(H.back(), x);
    return -get_y(H.back(), x);
  }

#undef F
#undef S
};

#line 1 "convex/cht_monotone.hpp"
// 挿入しながら query_monotone を使う場合、直線の挿入順と同じ方向の単調性が必要

template <typename T, bool isMin>
struct CHT_monotone {
#define F first
#define S second
  using P = pair<T, T>;
  deque<P> H;

  CHT_monotone() = default;

  bool empty() const { return H.empty(); }

  void clear() { H.clear(); }

  inline int sgn(T x) { return x == 0 ? 0 : (x < 0 ? -1 : 1); }

  using D = long double;

  inline bool check(const P &a, const P &b, const P &c) {
    if (b.S == a.S || c.S == b.S)
      return sgn(b.F - a.F) * sgn(c.S - b.S) >= sgn(c.F - b.F) * sgn(b.S - a.S);

    // return (b.F-a.F)*(c.S-b.S) >= (b.S-a.S)*(c.F-b.F);

    return D(b.F - a.F) * sgn(c.S - b.S) / D(abs(b.S - a.S))
           >= D(c.F - b.F) * sgn(b.S - a.S) / D(abs(c.S - b.S));
  }

  void add(T a, T b) {
    if (!isMin) a *= -1, b *= -1;
    P line(a, b);
    if (empty()) {
      H.emplace_front(line);
      return;
    }
    if (H.front().F <= a) {
      if (H.front().F == a) {
        if (H.front().S <= b) return;
        H.pop_front();
      }
      while (H.size() >= 2 && check(line, H.front(), H[1])) H.pop_front();
      H.emplace_front(line);
    } else {
      assert(a <= H.back().F);
      if (H.back().F == a) {
        if (H.back().S <= b) return;
        H.pop_back();
      }
      while (H.size() >= 2 && check(H[H.size() - 2], H.back(), line))
        H.pop_back();
      H.emplace_back(line);
    }
  }

  inline T get_y(const P &a, const T &x) { return a.F * x + a.S; }

  T query(T x) {
    assert(!empty());
    int l = -1, r = H.size() - 1;
    while (l + 1 < r) {
      int m = (l + r) >> 1;
      if (get_y(H[m], x) >= get_y(H[m + 1], x))
        l = m;
      else
        r = m;
    }
    if (isMin) return get_y(H[r], x);
    return -get_y(H[r], x);
  }

  T query_monotone_inc(T x) {
    assert(!empty());
    while (H.size() >= 2 && get_y(H.front(), x) >= get_y(H[1], x))
      H.pop_front();
    if (isMin) return get_y(H.front(), x);
    return -get_y(H.front(), x);
  }

  T query_monotone_dec(T x) {
    assert(!empty());
    while (H.size() >= 2 && get_y(H.back(), x) >= get_y(H[H.size() - 2], x))
      H.pop_back();
    if (isMin) return get_y(H.back(), x);
    return -get_y(H.back(), x);
  }

#undef F
#undef S
};

Back to top page