ダブリングを行うライブラリを書きました．ソースはこちら ．

1. できること

1.1 基本用法

$f : [0, N) \to [0, N)$ が与えられた時， $r \in [0, R]$ と $i \in [0, N)$ に対して $f^{r}(i)$ を 計算する．

1.2 追加用法

上の $f$ とともに，モノイド $(M, \oplus)$ と $m: [0, N) \to M$ も与えられて， $r, i$ に対して $\bigoplus_{k = 0}^{r - 1} m(f^{k}(i))$ も計算する．

典型例:

  • $i \mapsto f(i)$ を1回実行するごとに $m(i)$ だけのコストがかかるとき， $f^r(i)$ の実行に要するコストを求める．
  • $[0..N-1]$ が円環状に並んでいる．$f^r(i)$ の実行で何周するか求める．
    • この場合には，$m(i) := \textrm{ if } r(i) < i \textrm{ then } 1 \textrm{ else } 0$ とすればよい．

1.3 計算量

  • 前計算 $O(N \log R)$
  • 各回の値の計算 $O(\log R)$

2. 使用法

2.1 基本用法だけの時

  • DoublingFRel オブジェクト dobj を作る． 
      Doubling dobj(R, N, vecF);
    • 関数 $f$ の値を，vector<ll> などの型を持つ vecF に用意しておく．長さは $N$．
  • 値 $f^r(i)$ は，dobj.val(r, i) で取得できる． 
      cout << dobj.val(r, i) << endl;
    • 有効な範囲は，$0 \leq r \leq R$，$0 \leq i < N$．
    • なお，$r = 2^k$ に対する $f^r(i)$ が，内部テーブル dobj.tbl[k][i] に格納されている．

2.2 追加用法も行う時

  • モノイド演算が，型 T の 加法 (operator +) であるときは， make_doubling_with_monoid<T> を使って，dobj を作る．

      auto dobj = make_doubling_with_monoid<T>(R, N, vecF, vecM);
    • R, N, vecF は，上と同じ．
    • 関数 $m$ の値を，vector<T> などの型を持つ vecM に格納しておく．長さは $N$．
    • <T> は省略できない．

  • モノイド演算が T の加法でないときには，make_doubling_with_monoid_unit_add を使って dobj を作る．

      auto dobj = make_doubling_with_monoid_unit_add(R, N, vecF, vecM, unit, add);
    • 単位元 unit は T 型．T はこの引数から推論される．
    • 加法 add は T を 2 つ引数にとって呼べて T を返すもの．

  • これらの場合，dobj.val(r, i) は，pair<int, T> で $(f^r(i), \bigoplus_{k = 0}^{r - 1} m(f^{k}(i)))$ を返す．

      auto [j, c] = dobj.val(r, i);
  cout << "f^r(i) is " << j << " and total cost is " << c << endl;
    • 内部テーブル dobj.tbl の型も vector<vector<pair<int, T>>> になる．

3. 実装上の注意

  • 以前は，内部テーブルを f 用の vector<vector<int>> と モノイド用の vector<vector<T>> の2つを 持っていた．性能バグだった．

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