競技プログラミング用の C++ ライブラリ
#include "src/algebra/acted-monoid.hpp"遅延伝搬セグメント木 などに渡す作用素付きモノイドです。
作用素付きモノイドは、モノイド のメンバに加えて次のメンバを持つ型として表します。
using F: 作用素の型S mapping(const F& f, const S& x): 作用素の適用 $f(x)$。区間の情報が必要な場合は mapping(f, x, sz) (sz は区間の長さ) や mapping(f, x, l, r) (区間 $[l, r)$) でもよいF composition(const F& f, const F& g): 作用素の合成 $f \circ g$ ($g$ を適用した後に $f$ を適用する)F id(): 恒等写像F inv(const F& f): 逆作用素 (imos法 で使う場合のみ)namespace acted_monoid)| 作用素付きモノイド | 作用 | 取得 | 作用素の型 F
|
inv |
|---|---|---|---|---|
AddSum<T> |
区間加算 | 区間和 | T |
✓ |
MulSum<T> |
区間乗算 | 区間和 | T |
✓ |
AddMin<T> |
区間加算 | 区間最小値 | T |
|
AddMax<T> |
区間加算 | 区間最大値 | T |
|
UpdateSum<T> |
区間代入 | 区間和 | optional<T> |
|
UpdateMin<T> |
区間代入 | 区間最小値 | optional<T> |
|
UpdateMax<T> |
区間代入 | 区間最大値 | optional<T> |
|
ChminMin<T> |
区間 chmin | 区間最小値 | T |
|
ChmaxMax<T> |
区間 chmax | 区間最大値 | T |
|
AffineSum<T> |
区間アフィン変換 $x \leftarrow ax + b$ | 区間和 | Affine<T> |
|
UpdateComposite<T> |
区間代入 | 1次関数の合成 (monoid::Composite) |
optional<Affine<T>> |
|
AddMinWith<T, U = int> |
区間加算 | 区間最小値とその位置 | T |
|
AddMaxWith<T, U = int> |
区間加算 | 区間最大値とその位置 | T |
|
AddMinCount<T, U = long long> |
区間加算 | 区間最小値とその個数 | T |
|
AddMaxCount<T, U = long long> |
区間加算 | 区間最大値とその個数 | T |
|
AddPowerSum<T, K> |
区間加算 | 区間の 0 乗和から K 乗和 | T |
AddPowerSum の要素は S(x) で値 x の1要素から作り、s[i] で i 乗和を取得します。
ActedMonoid(op, e, mapping, composition, id) で、関数オブジェクトから作用素付きモノイドを作れます。mapping の引数は (f, x)、(f, x, sz)、(f, x, l, r) のいずれでもかまいません。
#pragma once
/**
* @file acted-monoid.hpp
* @brief 作用素付きモノイドの定義
*
* 作用素付きモノイドはモノイド (algebra/monoid.hpp) のメンバに加えて次のメンバを持つ型として表す
* - using F: 作用素の型
* - S mapping(const F& f, const S& x): 作用素の適用 f(x)
* 区間の情報が必要な場合は mapping(f, x, sz) (sz は区間の長さ) や mapping(f, x, l, r) (区間 [l, r)) でもよい
* - F composition(const F& f, const F& g): 作用素の合成 f∘g (gを適用した後にfを適用する)
* - F id(): 恒等写像
* 作用素が群をなす場合 (imos.hpp で使う) は
* - F inv(const F& f): 逆作用素
*/
#include <array>
#include <limits>
#include <optional>
#include <type_traits>
#include <utility>
#include "monoid.hpp"
namespace acted_monoid {
namespace detail {
template <typename A, typename = void>
struct has_mapping_lr : std::false_type {};
template <typename A>
struct has_mapping_lr<A, std::void_t<decltype(std::declval<const A&>().mapping(std::declval<const typename A::F&>(), std::declval<const typename A::S&>(), 0, 0))>> : std::true_type {};
template <typename A, typename = void>
struct has_mapping_sz : std::false_type {};
template <typename A>
struct has_mapping_sz<A, std::void_t<decltype(std::declval<const A&>().mapping(std::declval<const typename A::F&>(), std::declval<const typename A::S&>(), 0))>> : std::true_type {};
} // namespace detail
/**
* @brief 区間 [l, r) を表す要素に作用素を適用する
* mapping の引数の形の違いを吸収する
*/
template <typename A>
constexpr auto apply_mapping(const A& a, const typename A::F& f, const typename A::S& x, int l, int r) {
if constexpr(detail::has_mapping_lr<A>::value) {
return a.mapping(f, x, l, r);
} else if constexpr(detail::has_mapping_sz<A>::value) {
return a.mapping(f, x, r - l);
} else {
return a.mapping(f, x);
}
}
/**
* @brief 区間加算、区間和
*/
template <typename T>
struct AddSum : monoid::Sum<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x, int sz) { return x + f * S(sz); }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
static constexpr F inv(const F& f) { return -f; }
};
/**
* @brief 区間乗算、区間和
*/
template <typename T>
struct MulSum : monoid::Sum<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return f * x; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f * g; }
static constexpr F id() { return F(1); }
static constexpr F inv(const F& f) { return F(1) / f; }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最小値
*/
template <typename T>
struct AddMin : monoid::Min<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return x + f; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最大値
*/
template <typename T>
struct AddMax : monoid::Max<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return x + f; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間代入、区間和
*/
template <typename T>
struct UpdateSum : monoid::Sum<T> {
using S = T;
using F = std::optional<T>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x, int sz) { return f ? *f * S(sz) : x; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f ? f : g; }
static constexpr F id() { return std::nullopt; }
};
/**
* @brief 区間代入、区間最小値
*/
template <typename T>
struct UpdateMin : monoid::Min<T> {
using S = T;
using F = std::optional<T>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return f ? *f : x; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f ? f : g; }
static constexpr F id() { return std::nullopt; }
};
/**
* @brief 区間代入、区間最大値
*/
template <typename T>
struct UpdateMax : monoid::Max<T> {
using S = T;
using F = std::optional<T>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return f ? *f : x; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f ? f : g; }
static constexpr F id() { return std::nullopt; }
};
/**
* @brief 区間chmin、区間最小値
*/
template <typename T>
struct ChminMin : monoid::Min<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return std::min(f, x); }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return std::min(f, g); }
static constexpr F id() { return std::numeric_limits<F>::max(); }
};
/**
* @brief 区間chmax、区間最大値
*/
template <typename T>
struct ChmaxMax : monoid::Max<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return std::max(f, x); }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return std::max(f, g); }
static constexpr F id() { return std::numeric_limits<F>::lowest(); }
};
/**
* @brief 区間アフィン変換 x <- a * x + b (Affine)、区間和
*/
template <typename T>
struct AffineSum : monoid::Sum<T> {
using S = T;
using F = Affine<T>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x, int sz) { return f.a * x + f.b * S(sz); }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return {f.a * g.a, f.a * g.b + f.b}; }
static constexpr F id() { return {T(1), T(0)}; }
};
/**
* @brief 区間代入、1次関数の合成 (monoid::Composite)
*/
template <typename T>
struct UpdateComposite : monoid::Composite<T> {
using S = Affine<T>;
using F = std::optional<S>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x, int sz) {
if(!f) return x;
// f を sz 回合成する
S ret = monoid::Composite<T>::e(), p = *f;
for(; sz > 0; sz >>= 1) {
if(sz & 1) ret = monoid::Composite<T>::op(ret, p);
p = monoid::Composite<T>::op(p, p);
}
return ret;
}
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f ? f : g; }
static constexpr F id() { return std::nullopt; }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最小値とその位置 (monoid::MinWith)
*/
template <typename T, typename U = int>
struct AddMinWith : monoid::MinWith<T, U> {
using S = std::pair<T, U>;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return {x.first + f, x.second}; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最大値とその位置 (monoid::MaxWith)
*/
template <typename T, typename U = int>
struct AddMaxWith : monoid::MaxWith<T, U> {
using S = std::pair<T, U>;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return {x.first + f, x.second}; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最小値とその個数 (monoid::MinCount)
*/
template <typename T, typename U = long long>
struct AddMinCount : monoid::MinCount<T, U> {
using S = std::pair<T, U>;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return {x.first + f, x.second}; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最大値とその個数 (monoid::MaxCount)
*/
template <typename T, typename U = long long>
struct AddMaxCount : monoid::MaxCount<T, U> {
using S = std::pair<T, U>;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return {x.first + f, x.second}; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間の0乗和からK乗和
*
* S(x) で値 x の1要素を表す要素を作る。S::operator[](i) で i 乗和を取得する
*/
template <typename T, int K>
struct AddPowerSum {
struct S {
std::array<T, K + 1> val;
S() : val{} {}
S(const T& x) {
val[0] = T(1);
for(int i = 1; i <= K; i++) val[i] = val[i - 1] * x;
}
const T& operator[](std::size_t i) const { return val[i]; }
};
using F = T;
static S op(const S& a, const S& b) {
S ret;
for(int i = 0; i <= K; i++) ret.val[i] = a.val[i] + b.val[i];
return ret;
}
static S e() { return S(); }
static S mapping(const F& f, const S& x) {
// sum (x+f)^i = sum_j binom(i, j) f^j x^(i-j)
static const auto binom = [] {
std::array<std::array<T, K + 1>, K + 1> c{};
for(int i = 0; i <= K; i++) {
c[i][0] = c[i][i] = T(1);
for(int j = 1; j < i; j++) c[i][j] = c[i - 1][j - 1] + c[i - 1][j];
}
return c;
}();
std::array<T, K + 1> pw{};
pw[0] = T(1);
for(int i = 1; i <= K; i++) pw[i] = pw[i - 1] * f;
S ret;
for(int i = 0; i <= K; i++) {
for(int j = 0; j <= i; j++) ret.val[i] += binom[i][j] * pw[j] * x.val[i - j];
}
return ret;
}
static F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static F id() { return F(0); }
};
} // namespace acted_monoid
/**
* @brief 関数オブジェクトから実行時に作る作用素付きモノイド
* ラムダ式を使える
*
* @tparam T 要素の型
* @tparam Op 積の関数オブジェクトの型
* @tparam U 作用素の型
* @tparam Mapping 作用素を適用する関数オブジェクトの型 引数は (f, x), (f, x, sz), (f, x, l, r) のいずれか
* @tparam Composition 作用素の合成の関数オブジェクトの型
*/
template <typename T, typename Op, typename U, typename Mapping, typename Composition>
struct ActedMonoid {
using S = T;
using F = U;
Op op_object;
S identity;
Mapping mapping_object;
Composition composition_object;
F lazy_identity;
ActedMonoid() = default;
constexpr ActedMonoid(Op op, const S& e, Mapping mapping, Composition composition, const F& id)
: op_object(std::move(op)), identity(e), mapping_object(std::move(mapping)), composition_object(std::move(composition)), lazy_identity(id) {}
constexpr S op(const S& a, const S& b) const { return op_object(a, b); }
constexpr S e() const { return identity; }
constexpr auto mapping(const F& f, const S& x, int l, int r) const {
if constexpr(std::is_invocable_v<const Mapping&, const F&, const S&, int, int>) {
return mapping_object(f, x, l, r);
} else if constexpr(std::is_invocable_v<const Mapping&, const F&, const S&, int>) {
return mapping_object(f, x, r - l);
} else {
return mapping_object(f, x);
}
}
constexpr F composition(const F& f, const F& g) const { return composition_object(f, g); }
constexpr F id() const { return lazy_identity; }
};
template <typename Op, typename T, typename Mapping, typename Composition, typename U>
ActedMonoid(Op, T, Mapping, Composition, U) -> ActedMonoid<T, Op, U, Mapping, Composition>;#line 2 "src/algebra/acted-monoid.hpp"
/**
* @file acted-monoid.hpp
* @brief 作用素付きモノイドの定義
*
* 作用素付きモノイドはモノイド (algebra/monoid.hpp) のメンバに加えて次のメンバを持つ型として表す
* - using F: 作用素の型
* - S mapping(const F& f, const S& x): 作用素の適用 f(x)
* 区間の情報が必要な場合は mapping(f, x, sz) (sz は区間の長さ) や mapping(f, x, l, r) (区間 [l, r)) でもよい
* - F composition(const F& f, const F& g): 作用素の合成 f∘g (gを適用した後にfを適用する)
* - F id(): 恒等写像
* 作用素が群をなす場合 (imos.hpp で使う) は
* - F inv(const F& f): 逆作用素
*/
#include <array>
#include <limits>
#include <optional>
#include <type_traits>
#include <utility>
#line 2 "src/algebra/monoid.hpp"
/**
* @file monoid.hpp
* @brief モノイドの定義
*
* モノイドは次のメンバを持つ型として表す
* - using S: 要素の型
* - S op(const S& a, const S& b): 積 (結合的)
* - S e(): 単位元
* op, e は static でも非 static でもよい (データ構造はモノイドのオブジェクトを保持して呼び出す)
*/
#include <algorithm>
#include <istream>
#line 17 "src/algebra/monoid.hpp"
#include <numeric>
#include <ostream>
#line 21 "src/algebra/monoid.hpp"
/**
* @brief 1次関数 f(x) = a * x + b
*
* monoid::Composite の要素や acted_monoid::AffineSum の作用素に使う
* 例: Affine<mint> f{2, 3}; f(x) は 2x + 3。省略すると恒等写像 {1, 0}
*/
template <typename T>
struct Affine {
T a = T(1); //!< 傾き
T b = T(0); //!< 切片
constexpr T operator()(const T& x) const { return a * x + b; }
friend constexpr bool operator==(const Affine& f, const Affine& g) { return f.a == g.a && f.b == g.b; }
friend constexpr bool operator!=(const Affine& f, const Affine& g) { return !(f == g); }
template <class CharT, class Traits>
friend std::basic_istream<CharT, Traits>& operator>>(std::basic_istream<CharT, Traits>& is, Affine& f) {
return is >> f.a >> f.b;
}
template <class CharT, class Traits>
friend std::basic_ostream<CharT, Traits>& operator<<(std::basic_ostream<CharT, Traits>& os, const Affine& f) {
return os << f.a << CharT(' ') << f.b;
}
};
namespace monoid {
/**
* @brief 和
*/
template <typename T>
struct Sum {
using S = T;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return a + b; }
static constexpr S e() { return S(0); }
};
/**
* @brief 積
*/
template <typename T>
struct Prod {
using S = T;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return a * b; }
static constexpr S e() { return S(1); }
};
/**
* @brief 最大値 単位元は型の最小値
*/
template <typename T>
struct Max {
using S = T;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return std::max(a, b); }
static constexpr S e() { return std::numeric_limits<S>::lowest(); }
};
/**
* @brief 最小値 単位元は型の最大値
*/
template <typename T>
struct Min {
using S = T;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return std::min(a, b); }
static constexpr S e() { return std::numeric_limits<S>::max(); }
};
/**
* @brief 最小値と最大値の組 {min, max}
*/
template <typename T>
struct MinMax {
using S = std::pair<T, T>;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return {std::min(a.first, b.first), std::max(a.second, b.second)}; }
static constexpr S e() { return {std::numeric_limits<T>::max(), std::numeric_limits<T>::lowest()}; }
};
/**
* @brief 排他的論理和
*/
template <typename T>
struct Xor {
using S = T;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return a ^ b; }
static constexpr S e() { return S(0); }
};
/**
* @brief 論理積
*/
template <typename T>
struct And {
using S = T;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return a & b; }
static constexpr S e() { return ~S(0); }
};
/**
* @brief 論理和
*/
template <typename T>
struct Or {
using S = T;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return a | b; }
static constexpr S e() { return S(0); }
};
/**
* @brief 最大公約数 単位元は0
*/
template <typename T>
struct Gcd {
static_assert(std::is_integral_v<T>);
using S = T;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return std::gcd(a, b); }
static constexpr S e() { return S(0); }
};
/**
* @brief 最小公倍数 単位元は1
*/
template <typename T>
struct Lcm {
static_assert(std::is_integral_v<T>);
using S = T;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return std::lcm(a, b); }
static constexpr S e() { return S(1); }
};
/**
* @brief 1次関数 (Affine) の合成
* op(f, g) = g∘f (左から順に適用する)
* 区間 [l, r) の積は f_{r-1}(...f_l(x)) を表す
*/
template <typename T>
struct Composite {
using S = Affine<T>;
static constexpr S op(const S& f, const S& g) { return {g.a * f.a, g.a * f.b + g.b}; }
static constexpr S e() { return {T(1), T(0)}; }
};
/**
* @brief 括弧列 対応の取れていない ')' と '(' の個数
*/
struct Parenthesis {
struct S {
long long close; // 対応の取れていない ')' の個数
long long open; // 対応の取れていない '(' の個数
constexpr S(char c = 0) : close(c == ')'), open(c == '(') {}
constexpr S(long long close, long long open) : close(close), open(open) {}
/**
* @brief 正しい括弧列か
*/
constexpr bool is_valid() const { return close == 0 && open == 0; }
};
static constexpr S op(const S& a, const S& b) {
if(a.open >= b.close) return S(a.close, a.open - b.close + b.open);
return S(a.close + b.close - a.open, b.open);
}
static constexpr S e() { return S(); }
};
/**
* @brief 最小値とその位置 同じ値なら左側を優先
*
* @tparam T 値の型
* @tparam U 位置などの付随する値の型
*/
template <typename T, typename U = int>
struct MinWith {
using S = std::pair<T, U>;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return b.first < a.first ? b : a; }
static constexpr S e() { return {std::numeric_limits<T>::max(), U{}}; }
};
/**
* @brief 最大値とその位置 同じ値なら左側を優先
*
* @tparam T 値の型
* @tparam U 位置などの付随する値の型
*/
template <typename T, typename U = int>
struct MaxWith {
using S = std::pair<T, U>;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) { return a.first < b.first ? b : a; }
static constexpr S e() { return {std::numeric_limits<T>::lowest(), U{}}; }
};
/**
* @brief 最小値とその個数
*
* @tparam T 値の型
* @tparam U 個数の型
*/
template <typename T, typename U = long long>
struct MinCount {
using S = std::pair<T, U>;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) {
if(a.first < b.first) return a;
if(b.first < a.first) return b;
return {a.first, a.second + b.second};
}
static constexpr S e() { return {std::numeric_limits<T>::max(), U(0)}; }
};
/**
* @brief 最大値とその個数
*
* @tparam T 値の型
* @tparam U 個数の型
*/
template <typename T, typename U = long long>
struct MaxCount {
using S = std::pair<T, U>;
static constexpr S op(const S& a, const S& b) {
if(a.first < b.first) return b;
if(b.first < a.first) return a;
return {a.first, a.second + b.second};
}
static constexpr S e() { return {std::numeric_limits<T>::lowest(), U(0)}; }
};
} // namespace monoid
/**
* @brief 関数オブジェクトと単位元から実行時に作るモノイド
* ラムダ式を使える
*
* 例: SegTree seg(v, Monoid([](int a, int b) { return std::max(a, b); }, -1));
*
* @tparam T 要素の型
* @tparam Op 積の関数オブジェクトの型
*/
template <typename T, typename Op>
struct Monoid {
using S = T;
Op op_object;
S identity;
Monoid() = default;
constexpr Monoid(Op op, const S& e) : op_object(std::move(op)), identity(e) {}
constexpr S op(const S& a, const S& b) const { return op_object(a, b); }
constexpr S e() const { return identity; }
};
template <typename Op, typename T>
Monoid(Op, T) -> Monoid<T, Op>;
#line 23 "src/algebra/acted-monoid.hpp"
namespace acted_monoid {
namespace detail {
template <typename A, typename = void>
struct has_mapping_lr : std::false_type {};
template <typename A>
struct has_mapping_lr<A, std::void_t<decltype(std::declval<const A&>().mapping(std::declval<const typename A::F&>(), std::declval<const typename A::S&>(), 0, 0))>> : std::true_type {};
template <typename A, typename = void>
struct has_mapping_sz : std::false_type {};
template <typename A>
struct has_mapping_sz<A, std::void_t<decltype(std::declval<const A&>().mapping(std::declval<const typename A::F&>(), std::declval<const typename A::S&>(), 0))>> : std::true_type {};
} // namespace detail
/**
* @brief 区間 [l, r) を表す要素に作用素を適用する
* mapping の引数の形の違いを吸収する
*/
template <typename A>
constexpr auto apply_mapping(const A& a, const typename A::F& f, const typename A::S& x, int l, int r) {
if constexpr(detail::has_mapping_lr<A>::value) {
return a.mapping(f, x, l, r);
} else if constexpr(detail::has_mapping_sz<A>::value) {
return a.mapping(f, x, r - l);
} else {
return a.mapping(f, x);
}
}
/**
* @brief 区間加算、区間和
*/
template <typename T>
struct AddSum : monoid::Sum<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x, int sz) { return x + f * S(sz); }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
static constexpr F inv(const F& f) { return -f; }
};
/**
* @brief 区間乗算、区間和
*/
template <typename T>
struct MulSum : monoid::Sum<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return f * x; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f * g; }
static constexpr F id() { return F(1); }
static constexpr F inv(const F& f) { return F(1) / f; }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最小値
*/
template <typename T>
struct AddMin : monoid::Min<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return x + f; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最大値
*/
template <typename T>
struct AddMax : monoid::Max<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return x + f; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間代入、区間和
*/
template <typename T>
struct UpdateSum : monoid::Sum<T> {
using S = T;
using F = std::optional<T>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x, int sz) { return f ? *f * S(sz) : x; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f ? f : g; }
static constexpr F id() { return std::nullopt; }
};
/**
* @brief 区間代入、区間最小値
*/
template <typename T>
struct UpdateMin : monoid::Min<T> {
using S = T;
using F = std::optional<T>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return f ? *f : x; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f ? f : g; }
static constexpr F id() { return std::nullopt; }
};
/**
* @brief 区間代入、区間最大値
*/
template <typename T>
struct UpdateMax : monoid::Max<T> {
using S = T;
using F = std::optional<T>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return f ? *f : x; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f ? f : g; }
static constexpr F id() { return std::nullopt; }
};
/**
* @brief 区間chmin、区間最小値
*/
template <typename T>
struct ChminMin : monoid::Min<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return std::min(f, x); }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return std::min(f, g); }
static constexpr F id() { return std::numeric_limits<F>::max(); }
};
/**
* @brief 区間chmax、区間最大値
*/
template <typename T>
struct ChmaxMax : monoid::Max<T> {
using S = T;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return std::max(f, x); }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return std::max(f, g); }
static constexpr F id() { return std::numeric_limits<F>::lowest(); }
};
/**
* @brief 区間アフィン変換 x <- a * x + b (Affine)、区間和
*/
template <typename T>
struct AffineSum : monoid::Sum<T> {
using S = T;
using F = Affine<T>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x, int sz) { return f.a * x + f.b * S(sz); }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return {f.a * g.a, f.a * g.b + f.b}; }
static constexpr F id() { return {T(1), T(0)}; }
};
/**
* @brief 区間代入、1次関数の合成 (monoid::Composite)
*/
template <typename T>
struct UpdateComposite : monoid::Composite<T> {
using S = Affine<T>;
using F = std::optional<S>;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x, int sz) {
if(!f) return x;
// f を sz 回合成する
S ret = monoid::Composite<T>::e(), p = *f;
for(; sz > 0; sz >>= 1) {
if(sz & 1) ret = monoid::Composite<T>::op(ret, p);
p = monoid::Composite<T>::op(p, p);
}
return ret;
}
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f ? f : g; }
static constexpr F id() { return std::nullopt; }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最小値とその位置 (monoid::MinWith)
*/
template <typename T, typename U = int>
struct AddMinWith : monoid::MinWith<T, U> {
using S = std::pair<T, U>;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return {x.first + f, x.second}; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最大値とその位置 (monoid::MaxWith)
*/
template <typename T, typename U = int>
struct AddMaxWith : monoid::MaxWith<T, U> {
using S = std::pair<T, U>;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return {x.first + f, x.second}; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最小値とその個数 (monoid::MinCount)
*/
template <typename T, typename U = long long>
struct AddMinCount : monoid::MinCount<T, U> {
using S = std::pair<T, U>;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return {x.first + f, x.second}; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間最大値とその個数 (monoid::MaxCount)
*/
template <typename T, typename U = long long>
struct AddMaxCount : monoid::MaxCount<T, U> {
using S = std::pair<T, U>;
using F = T;
static constexpr S mapping(const F& f, const S& x) { return {x.first + f, x.second}; }
static constexpr F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static constexpr F id() { return F(0); }
};
/**
* @brief 区間加算、区間の0乗和からK乗和
*
* S(x) で値 x の1要素を表す要素を作る。S::operator[](i) で i 乗和を取得する
*/
template <typename T, int K>
struct AddPowerSum {
struct S {
std::array<T, K + 1> val;
S() : val{} {}
S(const T& x) {
val[0] = T(1);
for(int i = 1; i <= K; i++) val[i] = val[i - 1] * x;
}
const T& operator[](std::size_t i) const { return val[i]; }
};
using F = T;
static S op(const S& a, const S& b) {
S ret;
for(int i = 0; i <= K; i++) ret.val[i] = a.val[i] + b.val[i];
return ret;
}
static S e() { return S(); }
static S mapping(const F& f, const S& x) {
// sum (x+f)^i = sum_j binom(i, j) f^j x^(i-j)
static const auto binom = [] {
std::array<std::array<T, K + 1>, K + 1> c{};
for(int i = 0; i <= K; i++) {
c[i][0] = c[i][i] = T(1);
for(int j = 1; j < i; j++) c[i][j] = c[i - 1][j - 1] + c[i - 1][j];
}
return c;
}();
std::array<T, K + 1> pw{};
pw[0] = T(1);
for(int i = 1; i <= K; i++) pw[i] = pw[i - 1] * f;
S ret;
for(int i = 0; i <= K; i++) {
for(int j = 0; j <= i; j++) ret.val[i] += binom[i][j] * pw[j] * x.val[i - j];
}
return ret;
}
static F composition(const F& f, const F& g) { return f + g; }
static F id() { return F(0); }
};
} // namespace acted_monoid
/**
* @brief 関数オブジェクトから実行時に作る作用素付きモノイド
* ラムダ式を使える
*
* @tparam T 要素の型
* @tparam Op 積の関数オブジェクトの型
* @tparam U 作用素の型
* @tparam Mapping 作用素を適用する関数オブジェクトの型 引数は (f, x), (f, x, sz), (f, x, l, r) のいずれか
* @tparam Composition 作用素の合成の関数オブジェクトの型
*/
template <typename T, typename Op, typename U, typename Mapping, typename Composition>
struct ActedMonoid {
using S = T;
using F = U;
Op op_object;
S identity;
Mapping mapping_object;
Composition composition_object;
F lazy_identity;
ActedMonoid() = default;
constexpr ActedMonoid(Op op, const S& e, Mapping mapping, Composition composition, const F& id)
: op_object(std::move(op)), identity(e), mapping_object(std::move(mapping)), composition_object(std::move(composition)), lazy_identity(id) {}
constexpr S op(const S& a, const S& b) const { return op_object(a, b); }
constexpr S e() const { return identity; }
constexpr auto mapping(const F& f, const S& x, int l, int r) const {
if constexpr(std::is_invocable_v<const Mapping&, const F&, const S&, int, int>) {
return mapping_object(f, x, l, r);
} else if constexpr(std::is_invocable_v<const Mapping&, const F&, const S&, int>) {
return mapping_object(f, x, r - l);
} else {
return mapping_object(f, x);
}
}
constexpr F composition(const F& f, const F& g) const { return composition_object(f, g); }
constexpr F id() const { return lazy_identity; }
};
template <typename Op, typename T, typename Mapping, typename Composition, typename U>
ActedMonoid(Op, T, Mapping, Composition, U) -> ActedMonoid<T, Op, U, Mapping, Composition>;