-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
Expand file tree
/
Copy pathcodebook.tex
More file actions
1282 lines (1179 loc) · 56.1 KB
/
codebook.tex
File metadata and controls
1282 lines (1179 loc) · 56.1 KB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
\documentclass[a4paper,oneside,12pt]{article}
\usepackage[slovene]{babel}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{url}
\usepackage{graphicx}
\usepackage[usenames]{color}
\usepackage[reqno]{amsmath}
\usepackage{amssymb,amsthm,mathabx}
\usepackage{enumerate}
\usepackage{array}
\usepackage[bookmarks, bookmarksopen, bookmarksdepth=3, colorlinks=true,
linkcolor=black, anchorcolor=black, citecolor=black, filecolor=black,
menucolor=black, runcolor=black, urlcolor=black, pdfencoding=unicode
]{hyperref}
\usepackage[
paper=a4paper,
top=2.5cm,
bottom=2.5cm,
textwidth=15cm,
]{geometry}
\usepackage{icomma}
\usepackage{units}
\usepackage{minted}
\usepackage{nameref}
\def\R{\mathbb{R}}
\def\N{\mathbb{N}}
\def\Z{\mathbb{Z}}
\def\C{\mathbb{C}}
\def\Q{\mathbb{Q}}
\newenvironment{itemize*}%
{
\vspace{-6pt}
\begin{itemize}
\setlength{\itemsep}{0pt}
\setlength{\parskip}{2pt}
}
{\end{itemize}}
\newenvironment{description*}%
{
\begin{description}
\setlength{\itemsep}{0pt}
\setlength{\parskip}{2pt}
}
{\end{description}}
\newcommand{\mytitle}{Codebook}
\title{\mytitle}
\author{Jure Slak}
\date{\today}
\hypersetup{pdftitle={\mytitle}}
\hypersetup{pdfauthor={Jure Slak}}
\hypersetup{pdfsubject={}}
\newmintedfile[cppsource]{c++}{linenos=true, mathescape, xleftmargin=0.7cm,
fontsize=\scriptsize,baselinestretch=0.9,firstline=3}
\newmintedfile[cppheadersource]{c++}{linenos=true, mathescape, xleftmargin=0.7cm,
fontsize=\scriptsize,baselinestretch=0.9,firstline=6}
\newmintedfile[pysource]{python}{linenos=true, mathescape, xleftmargin=0.7cm,
fontsize=\scriptsize,baselinestretch=0.9}
\newcommand{\cpp}[1]{\cppsource{implementacija/#1}}
\newcommand{\hpp}[1]{\cppheadersource{implementacija/#1}}
\newcommand{\ull}{\texttt{unsigned long long}}
\newcommand{\lslice}[2]{\ensuremath{#1[:\! #2]}}
\newcommand{\rslice}[2]{\ensuremath{#1[#2 \!:]}}
\newcommand{\slice}[3]{\ensuremath{#1[#2 \!:\! #3]}}
\begin{document}
\thispagestyle{empty}
\vspace*{\fill}
\begin{center}
\scalebox{6}{\texttt{Codebook}}\\[3ex]
za ekipo \\[3ex]
\scalebox{2}{Pitoni\textbf{++}}\\[4ex]
Žiga Gosar, Maks Kolman, Jure Slak
\vfill
\parbox{0.75\textwidth}{
\begin{itemize*}
\item podrobno in pozorno preberi navodila
\item pazi na \texttt{double} in \ull
\item počisti podatke med testnimi primeri
\item uporabi \texttt{vector.assign} ne \texttt{vector.resize} med primeri
\item uporabi \texttt{cin.sync\_with\_stdio(false);}\\
\texttt{cin.tie(nullptr);} in nikoli \texttt{endl} za hitrejši IO
\item uporabi \texttt{numeric\_limits<tip>::max()} \\ ali \texttt{infinity()},
\texttt{min()} za robne vrednosti
\item uporabi \texttt{g++ -std=c++11 -Wall -pedantic -Wextra}
\item v template dodaj
algorithm,
array,
complex,
cmath,
functional,
iostream,
iomanip,
limits,
map,
queue,
set,
stack,
string,
tuple,
utility,
vector,
namespace std in cin zadeve.
\item za izpis na fiksno število decimalk uporabi \\ \texttt{cout
\mbox{<}< fixed \mbox{<}< setprecision(6);}
\item za lažji debug: \\
\texttt{\#define~prn(x)~(cout~\mbox{<}<~\#x~\mbox{<}<~"~=~"~\mbox{<}<~(x)~\mbox{<}<~"\textbackslash
n";)}
\end{itemize*}}
\vfill
Avtor: Jure Slak, verzija: \today
\end{center}
\newpage
\tableofcontents
\newpage
\section{Grafi}
\label{sec:grafi}
\subsection{Topološko sortiranje}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Usmerjen graf $G$ brez ciklov. $G$ ne sme imeti zank, če pa jih ima, se
jih lahko brez škode odstrani.
\item[Izhod:] Topološka ureditev usmerjenega grafa $G$, to je seznam vozlišč v takem
vrstnem redu, da nobena povezava ne kaže nazaj. Če je vrnjeni seznam krajši
od $n$, potem ima $G$ cikle.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 10305
\end{description*}
\cpp{grafi/topological_sort.cpp}
\subsection{Najdaljša pot v DAGu}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Usmerjen utežen graf $G$ brez ciklov in vozlišči $s$ in $t$. $G$ ne sme imeti zank, če pa jih ima, se
jih lahko brez škode odstrani.
\item[Izhod:] Dolžino najdaljše poti med $s$ in $t$, oz.\ $-1$, če ta pot ne
obstaja. Z lahkoto najdemo tudi dejansko pot (shranjujemo predhodnika) ali
najkrajšo pot (max $\to$ min).
\item[Časovna zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 103
\end{description*}
\cpp{grafi/longest_path_in_a_dag.cpp}
\subsection{Mostovi in prerezna vozlišča grafa}
\label{sec:bridge}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Število vozlišč $n$ in število povezav $m$ ter seznam povezav $E$
oblike $u \to v$ dolžine $m$. Neusmerjen graf $G$ je tako sestavljen iz vozlišč z oznakami
0 do $n-1$ in povezavami iz $E$.
\item[Izhod:] Seznam prereznih vozlišč: točk, pri katerih, če jih
odstranimo, graf razpade na dve komponenti in seznam mostov grafa $G$: povezav, pri
katerih, če jih odstranimo, graf razpade na dve komponenti.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 315
\end{description*}
\cpp{grafi/articulation_points_and_bridges.cpp}
\subsection{Močno povezane komponente}
\label{sec:scc}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Seznam sosednosti s težami povezav.
\item[Izhod:] Seznam povezanih komponent grafa v obratni topološki ureditvi in
kvocientni graf, to je DAG, ki ga dobimo iz grafa, če njegove komponente
stisnemo v točke. Morebitnih več povezav med dvema komponentama seštejemo.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2012/2012_3kolo/zakladi}
\end{description*}
\cpp{grafi/strongly_connected_components.cpp}
\subsection{Najkrajša pot v grafu}
\subsubsection{Dijkstra}
\label{sec:dijkstra}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Seznam sosednosti s težami povezav in dve točki grafa. Povezave
morajo biti pozitivne.
\item[Izhod:] Dolžina najkrajša poti od prve do druge točke. Z lahkoto vrne
tudi pot, glej kvadratično verzijo za implementacijo.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(E\log(E))$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2013/2013_1kolo/wolowitz}
\end{description*}
\cpp{grafi/dijkstra.cpp}
\subsubsection{Dijkstra (kvadratičen)}
\label{sec:dijkstra-square}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Seznam sosednosti s težami povezav in dve točki grafa. Povezave
morajo biti pozitivne.
\item[Izhod:] Najkrajša pot med danima točkama, dana kot seznam vmesnih
vozlišč skupaj z obema krajiščema.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(V^2)$, to je lahko bolje kot $O(E\log(E))$.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2013/2013_1kolo/wolowitz}
\end{description*}
\cpp{grafi/dijkstra_square.cpp}
\subsubsection{Bellman-Ford}
\label{sec:bellman-ford}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Seznam sosednosti s težami povezav in točka grafa. Povezave
ne smejo imeti negativnega cikla (duh).
\item[Izhod:] Vrne razdaljo od dane točke do vseh drugih. Ni nič ceneje če
iščemo samo do določene točke.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(EV)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2013/2013_1kolo/wolowitz}
\end{description*}
\cpp{grafi/bellman_ford.cpp}
\subsubsection{Floyd-Warhsall}
\label{sec:floyd-warshall}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Število vozlišč, število povezav in seznam povezav. Povezave
ne smejo imeti negativnega cikla (duh).
\item[Izhod:] Vrne matriko razdalj med vsemi točkami, $d[i][j]$ je razdalja
od $i$-te do $j$-te točke. Če je katerikoli diagonalen element negativen,
ima graf negativen cikel. Rekonstrukcija poti je možna s pomočjo dodatne
tabele, kjer hranimo naslednika.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(V^3)$, dober za goste grafe.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V^2)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2013/2013_1kolo/wolowitz}
\end{description*}
\cpp{grafi/floyd_warshall.cpp}
\subsection{Minimalno vpeto drevo}
\label{sec:mst}
\subsubsection{Prim}
\label{sec:mst-prim}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Neusmerjen povezan graf s poljubnimi cenami povezav.
\item[Izhod:] Vrne ceno najmanjšega vpetega drevesa. Z lahkoto to zamenjamo z
maksimalnim (ali katerokoli podobno operacijo) drevesom.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(E\log(E))$, dober za goste grafe.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 11631
\end{description*}
\cpp{grafi/prim_minimal_spanning_tree.cpp}
\subsubsection{Kruskal}
\label{sec:mst-kruskal}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Neusmerjen povezan graf s poljubnimi cenami povezav.
\item[Izhod:] Vrne ceno najmanjšega vpetega drevesa. Z lahkoto to zamenjamo z
maksimalnim (ali katerokoli podobno operacijo) drevesom.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(E\log(E))$, dober za redke grafe. Če so povezave
že sortirane, samo $O(E \alpha(V))$.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 11631
\end{description*}
\cpp{grafi/kruskal_minimal_spanning_tree.cpp}
\subsection{Najnižji skupni prednik}
\label{sec:lca}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Drevo, podano s tabelo staršev. Vozlišče je koren, če je starš
samemu sebi. Za queryje najprej potrebuješ pomožno tabelo skokov na višja
vozlišča in tabelo nivojev.
\item[Izhod:] Za dani vozlišči $u$ in $v$, vrne njunega najnižjega skupnega
prednika, to je tako vozlišče $p$, da je $p$ leži na poti od $u$ do korena
in od $v$ do korena, ter je najdlje stran od korena drevesa.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\log n)$ na query, z $O(n\log n)$
predprocesiranja.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n\log n)$
\item[Testiranje na terenu:] \url{http://www.spoj.com/problems/LCA/}
\end{description*}
\cpp{grafi/lowest_common_ancestor.cpp}
\subsection{Najširša pot med med vsemi pari vozlišč}
\label{sec:all-pairs-widest-path}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Utežen usmerjen graf $G$ z $n$ vozlišči.
\item[Izhod:] $n\times n$ matrika, ki za vsak par vozlišč pove, koliko je
širok najožji del najširše poti med tema vozliščema; ie. za vsak par vozlišč
pove, kako širok je bottleneck med njima.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(EV)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V+E)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2016/2016_1kolo/bottleneck}
\end{description*}
\cpp{grafi/all_pairs_widest_path.cpp}
\subsection{Največji pretok in najmanjši prerez}
\label{sec:maxflow}
Če imamo omrežje s dopustnimi kapacitetami na povezavah, potem max flow pove,
koliko največ lahko teže skozi od sourca $s$ do sinka $t$. Min cut je najmanjša
vsota tež povezav, ki jih moramo odstraniti, da se $s$ in $t$ popolnoma ločita.
Ti dve vrednosti sta enaki.
\subsubsection{Ford-Fulkerson}
\label{sec:maxflow-ff}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Matrika kapacitet dimenzij $n\times n$ (tj.~matrika sosednosti
grafa z $n$ vozlišči, kjer so vrednosti dopustni pretoki povezav). Vse
kapacitete morajo biti nenegativne. Hitrejša (in dajlša) verzija tega
algoritma je Edmonds-Karpov algoritem.
\item[Izhod:] Vrne maksimalen pretok od $s$ do $t$, ki je po vrednosti enak
minimalnemu prerezu. Konstruira tudi matriko pretoka. Če pot od $s$ do $t$
sploh ne obstaja vrne 0.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(Ef)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V^2)$
\item[Testiranje na terenu:]
\href{http://putka.upm.si/tasks/2016/2016_3kolo/deske}{UPM 2016, 3.~kolo deske}
\end{description*}
\cpp{grafi/ford_fulkerson_maximal_flow.cpp}
\subsubsection{Edmonds-Karp}
\label{sec:maxflow-edmonds-karp}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Matrika kapacitet dimenzij $n\times n$ (tj.~matrika sosednosti
grafa z $n$ vozlišči, kjer so vrednosti dopustni pretoki povezav). Graf je
lahko (in ponavadi tudi je) usmerjen. Vse kapacitete morajo biti
nenegativne.
\item[Izhod:] Vrne maksimalen pretok od $s$ do $t$.
Konstruira tudi matriko pretoka. Če pot od $s$ do $t$
sploh ne obstaja vrne 0.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(V E^2)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V^2)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 820,
\href{http://putka.upm.si/tasks/2016/2016_3kolo/deske}{UPM 2016, 3.~kolo deske}
\end{description*}
\cpp{grafi/edmonds_karp_maximal_flow.cpp}
\subsection{Največje prirejanje in najmanjše pokritje}
\subsubsection{Največje prirejanje v neuteženih dvodelnih grafih}
\label{sec:mbm}
V angleščini: \emph{maximum cardinality bipartite matching} (če bi dodali še
kakšno povezavo bi se dve stikali) in \emph{minimum vertex cover} (če bi vzeli
še kakšno točko stran, bi bila neka povezava brez pobarvane točke na obeh
koncih).
\begin{description*}
\item[Vhod:] Dvodelen neutežen graf, dan s seznamom sosedov. Prvih \texttt{left} vozlišč je na
levi strani.
\item[Izhod:] Število povezav v $MCBM$ = število točk v $MVC$, pri $MVC$ vrne tudi neko minimalno
pokritje. Velja tudi $MIS = V - MCBM$, $MIS$ pomeni \emph{maximum
independent set}.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(VE)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V + E)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 11138
\end{description*}
\cpp{grafi/bipartite_matching.cpp}
\section{Podatkovne strukture}
\label{sec:ps}
\subsection{Statično binarno iskalno drevo}
\label{sec:bst}
\begin{description*}
\item[Operacije:] Klasično uravnoteženo binarno iskalno drevo.
\begin{itemize*}
\item vstavi: doda +1 k countu na mestu \texttt{idx}
\item briši: vrne \verb|true|/\verb|false| glede na to ali element
obstaja in če, zmanjša njegov count za 1
\item najdi $k$-tega: vrne indeks $k$-tega elementa. Zero based.
\end{itemize*}
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\log(n))$ na operacijo
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2011/2011_finale/kitajci}
\end{description*}
\hpp{ps/static_binary_search_tree.h}
\subsection{Statično drevo segmentov}
\label{sec:static-segment-tree}
Stuktura za delat poizvedbe o neki statistiki na podseznamih nekega seznama.
Spodaj je implementacija za minimum, toda \texttt{min} in \texttt{inf} se
lahko zamenjata s poljubno asociativno operacijo. Implementacija je
iterativna in zato hitrejša kot tista spodaj.
\begin{description*}
\item[Operacije:]
\begin{itemize*}
\item zgradi: naredi strukturo iz seznama
\item spremeni: nastavi element na indeksu $i$ na vrednost $v$
\item išči: vrne statistiko podseznama $[a, b)$. Pozor, polodprto!
\end{itemize*}
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\log(n))$ na operacijo
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2016/2016_3kolo/maxer}
\end{description*}
\hpp{ps/static_segment_tree.h}
\subsection{Drevo segmentov}
\label{sec:segment-tree}
\begin{description*}
\item[Operacije:] Segment tree deljen po fiksnih točkah z dinamično alokacijo
node-ov. Ob ustvarjanju roota povemo razpon vstavljanja, končne točke so
postavljene po celih številih.
Za remove, ki ne zagotavlja nujno, da obstajajo stvari, ki jih
brišemo, se je treba malo bolj potruditi. Najprej odstranimo vse na
trenutnem levelu, kolikor lahko, nato pa se v vsakem primeru pokličemo
dalje (če je še kaj za odstranit in node-i obstajajo). Prav tako lahko
vrnemo število izbrisanih stvari.
\begin{itemize*}
\item vstavi neko vrednost na intervalu $[a, b]$
\item briši na intervalu $[a, b]$
\item dobi vrednost na intervalu $[a, b]$
\item najdi $k$-tega
\end{itemize*}
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\log(n))$ na operacijo
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:] \url{http://putka.upm.si/competitions/upm2014-finale/izstevanka}
\end{description*}
\hpp{ps/segment_tree.h}
\subsection{Avl drevo}
\label{sec:avl}
\begin{description*}
\item[Operacije:] Klasično uravnoteženo binarno iskalno drevo.
\begin{itemize*}
\item vstavi: doda +1 k countu, če obstaja
\item najdi: vrne pointer na node ali \verb|nullptr|, če ne obstaja
\item briši: vrne \verb|true|/\verb|false| glede na to ali element
obstaja in samo zmanjša njegov count (memory overhead, ampak who cares)
\item najdi $n$-tega, vrne \verb|nullptr| če ne obstaja
\end{itemize*}
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\log(n))$ na operacijo
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na
terenu:]\url{http://putka.upm.si/competitions/upm2014-finale/izstevanka}
\item[Opombe:] To je lepa implementacija. V praksi ne rabimo vsega public
interface-a je dovolj samo imeti nekje globalen root in private metode.
\end{description*}
\hpp{ps/avl_tree.h}
\subsection{Fenwickovo drevo}
\label{sec:fenwick}
\begin{description*}
\item[Operacije:] Imamo tabelo z indeksi $1 \leq x \leq 2^k$ v kateri
hranimo števila. Želimo hitro posodabljati elemente in odgovarjati na queryje
po vsoti podseznamov.
\begin{itemize*}
\item preberi vsoto do indeksa $x$ (za poljuben podseznam, $read(b) - read(a)$)
\item posodobi število na indeksu $x$
\item preberi število na indeksu $x$.
\end{itemize*}
\item[Časovna zahtevnost:] $O(k)$ na operacijo
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(2^k)$
\item[Testiranje na terenu:]\url{http://putka.upm.si/competitions/upm2013-finale/safety}
\end{description*}
\cpp{ps/fenwick_tree.cpp}
\subsection{Fenwickovo drevo (\textit{n}-dim)}
\label{sec:fenwick-nd}
\begin{description*}
\item[Operacije:] Imamo $n$-dim tabelo dimenzij $d_1 \times d_2 \times
\dots \times d_n$ z
zero-based indeksi v kateri hranimo števila.
Želimo hitro posodabljati elemente in odgovarjati na queryje
po vsoti podkvadrov.
\begin{itemize*}
\item preberi vsoto do vključno indeksa $\underline{x}$
\item posodobi število na indeksu $\underline{x}$
\item preberi vsoto na podkvadru (pravilo vključitev in izključitev)
\end{itemize*}
Funkcije so napisane za 3D, samo dodaj ali odstrani for zanke za višje /
nižje dimenzije in spremeni $n$ za ne kockasto tabelo.
\item[Časovna zahtevnost:] kumulativna vsota in update $O(\log(d_1 + \dots +
d_n))$, za vsoto podkvadra $O(2^d\log(d_1+\dots+d_n))$.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(d_1\cdots d_n)$
\item[Testiranje na terenu:]\url{http://putka.upm.si/tasks/2010/2010_3kolo/stanovanja}
\end{description*}
\cpp{ps/fenwick_tree_nd.cpp}
\subsection{Trie}
\label{sec:trie}
\begin{description*}
\item[Operacije:] Prefix tree, hranimo besede, črko po črko na nivoju, ćrke so
iz neke končne abecede $\Sigma$, pri implementaciji $\Sigma = \{a, \dots,
z\}$.
\begin{itemize*}
\item vstavi besedo
\item največji skupen prefix z dano besedo
\item največji skupen prefix med besedami v drevesu (vrne ena preveč)
\end{itemize*}
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\ell)$ za \verb|add| in \verb|common_prefix|, ki
tju uporabimo na besedi dolžine $\ell$ ter
$O(|T|)$ za najdaljši prefix med vsemi besedami, kjer je $|T|$ število
vozlišč v drevesu.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(|T|) = O(n |\Sigma|)$, kjer je $n$ število besed, v praksi
manj, ker se prekrivajo.
\item[Testiranje na terenu:] \url{http://www.spoj.com/problems/PRHYME/} TODO
\end{description*}
\hpp{ps/trie.h}
\section{Algoritmi}
\label{sec:algo}
\subsection{Najdaljše skupno podzaporedje}
\label{sec:lcs}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Dve zaporedji $a$ in $b$ dolžin $n$ in $m$.
\item[Izhod:] Najdaljše skupno podzaporedje (ne nujno strnjeno) $LCS$. Lahko dobimo
tudi samo njegovo dolžino. Problem je povezan z najkrajšim skupnim nadzaporedjem
($SCS$). Velja $SCS + LCS = n + m$.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(nm)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(nm)$ za podzaporedje, $O(m)$ za dolžino.
\item[Testiranje na terenu:] UVa 10405
\end{description*}
\cpp{algo/longest_common_subsequence.cpp}
\subsection{Najdaljše naraščajoče podzaporedje}
\label{sec:lis}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Zaporedje elementov na katerih imamo linearno urejenost.
\item[Izhod:] Najdaljše naraščajoče podzaporedje.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n \log(n))$ in $O(n^2)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 103
\item[Opomba:] Za hitro verzijo je zaradi bisekcije potrebna linearna
urejenost elementov. Pri $n^2$ verziji je dovolj delna urejenost. V tem primeru je
elemente morda treba urediti, tako da je potem potrebno za urejanje izbrati
neko linearno razširitev dane delne urejenosti. Pri obeh verzijah elementi
niso omejeni na števila, vendar pri prvi ne moremo samo zamenjati tipa, ki
ga funkcija vrača, lažje je spremeniti, da vrača indekse elementov namesto
dejanskega zaporedja.
\end{description*}
\cpp{algo/longest_increasing_subsequence.cpp}
\subsection{Najdaljši strnjen palindrom}
\label{sec:max-palindrome}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Niz $s$ dolžine $n$.
\item[Izhod:] Števili $f$ in $t$, tako da je niz $s[f:t]$ palindrom največje
dolžine, ki ga je možno najti v $s$. No nujno edini, niti prvi. Uporablja
Mancherjev algoritem.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:] \url{http://www.spoj.com/problems/LPS/}
\end{description*}
\cpp{algo/longest_palindrome.cpp}
\subsection{Podseznam z največjo vsoto}
\label{sec:max-subarray}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Zaporedje elementov $a_i$ dolžine $n$.
\item[Izhod:] Največja možna vsota strnjenega podzaporedja $a$ (lahko je tudi
prazno). Alternativna verzija tudi vrne iskano zaporedje (najkrajše tako).
Tretja verzija poišče $k$-to največjo vsoto.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n)$, $O(n\log(n)+nk)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:] \url{http://www.codechef.com/problems/KSUBSUM}
\end{description*}
\cpp{algo/maximum_subarray.cpp}
\subsection{Leksikografsko minimalna rotacija}
\label{sec:min-rotation}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Niz znakov $s$ dolžine $n$.
\item[Izhod:] Indeks $i$, tako da je string $\rslice{s}{i} + \lslice{s}{i}$ leksikografsko
najmanjši, izmed vseh možnih rotacij $s$.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 719
\item[Opomba:] Če smo res na tesnem s prostorom, lahko funkcija sprejme
dejanski string in ga ne podvoji, ter dela vse indekse po modulu $n$.
\end{description*}
\cpp{algo/minimal_rotation.cpp}
\subsection{BigInt in Karatsuba}
\label{sec:bigint}
Class za računanje z velikimi števili, v poljubni bazi. IO deluje samo v
desetiški.
\begin{description*}
\item[Operacije:] Seštevanje, odštevanje, množenje, primerjanje.
\begin{itemize*}
\item seštevanje: samostojno, za negativne rabi $-$ in $<$.
\item odštevanje: samostojno, če bo razlika pozitivna. Za negativne
prevedi na seštevanje $a + (-b)$.
\item množenje: rabi $+$, $\ll$ in $*$ s števko. Za negativne samo malo
manipulacije predznakov. Lahko uporabiš tudi karatsubo.
\item primerjanje: samostojno, za negativne samo malo manipulacije
predznakov.
\end{itemize*}
Jasno ni treba implementirati vsega. $+$ in $*$ nista tako zelo počasna, tako
da verzije $+=$ ipd. niso nujno potrebne.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n)$ za $+$, $-$, $*$ stevka, $O(n^2)$ za $*$,
$O(n^{1.585})$ za karatsubo.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/test_okolja/odstevanje} in
\url{http://putka.upm.si/tasks/test_okolja/sestevanje}
\end{description*}
\hpp{algo/bigint.h}
\subsection{Hitro množenje s hitro Fourierofo transformacijo}
Vse je hitro!
\begin{description*}
\item[Vhod:] Dve dolgi števili ali polinoma zapisana v seznamu. Števila in polinomi so
zapisani v svoji bazi obrnjeni okrog, tj.
\begin{align*}
23681 &= [1, 8, 6, 3, 2] \\
2x^3 + 5x + 1 &= [1, 5, 0, 2]
\end{align*}
\item[Izhod:] Produkt zapisan v enaki obliki brez vodilnih ničel. Za zelo dolge sezname je lahko
algoritem nenatančen.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n \log n)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n\log n)$
\item[Testiranje na terenu:] TODO
\end{description*}
\cpp{algo/fast_fourier_transform.cpp}
\subsection{2-SAT}
\label{sec:2sat}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Formula $\varphi(x_1, \ldots, x_n)$ v 2-CNF obliki, torej
\[ \varphi = S_1 \land \cdots \land S_n, \quad S_i = L_{i1} \lor L_{i2},
\quad L_{ij} \in \{x_1, \ldots, x_n, \neg x_1, \ldots, \neg x_n\}. \]
Za naše namene je predstavljena kot seznam parov števil od $\pm1$ do $\pm
n$, kjer pozitivna število $i$ pomeni literal $x_i$, negativno število
$-i$ pa literal $\neg x_i$. Na primer, \[ [(-2, 3), (4, 5), (-3, -1)] \] predstavlja
formulo \[ (\neg x_2 \lor x_3) \land (x_4 \lor x_5) \land (\neg x_3 \lor
\neg x_1). \]
\item[Izhod:] Nabor $n$ vrednosti za $x_i$, pri katerih je formula resnična.
Če tak nabor ne obstaja, vrne $(-1, \ldots, -1)$.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(V+E)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(V+E)$
\item[Testiranje na terenu:] Uva 11294
\end{description*}
\cpp{algo/2sat.cpp}
\subsection{Knuth-Morris-Pratt}
\label{sec:kmp}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Niz znakov $s$ dolžine $n$ in niz znakov $p$ dolžine $m$. Posebej
lahko izračunamo tudi failure function ali podamo indeks, da išče po nizu
samo od nekje naprej.
\item[Izhod:] Najmanjši indeks $0 \leq i < n$, tako da se v $s$ na mestih
$\slice{s}{i}{i+m}$ nahaja $p$. Če tak indeks ne obstaja vrne $-1$. Program torej
najde prvo pojavitev $p$ v $s$. Hkrati izračuna tudi
\emph{failure\_function} \texttt{ff}, ki pove nekaj o samopodobnosti niza.
Vrednost $\texttt{ff}[i-1]$ pove indeks naslednje črke, ki jo moramo
preveriti, če vemo, da smo na $i$-tem znaku ravno failali match podniza.
Drugače, to je dolžina največjega pravega podniza $\lslice{p}{i+1}$,
ki je hkrati prefix in suffix za niz $\lslice{p}{i+1}$. Primer:
\begin{center}
\begin{tabular}[h]{|c||*{7}{c|}} \hline
$p$ & A & B & C & D & A & B & D \\ \hline
$i$ & 0 & 1 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6 \\ \hline
\texttt{ff} & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 2 & 0 \\ \hline
\end{tabular}
\end{center}
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n+m)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(m)$
\item[Testiranje na terenu:] \url{http://www.spoj.com/problems/NHAY/}
\end{description*}
\cpp{algo/knuth_morris_pratt.cpp}
\subsection{\textit{z}-funkcija}
\label{sec:zf}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Niz znakov $s$ dolžine $n$.
\item[Izhod:] $z$-funkcija niza. Vrednost $z[i]$ pove največji skupni prefix
med $s$ in $\rslice{s}{i}$. \\ Primer: za $s = ``aaaaa$`` je $z = [0,4,3,2,1]$, za $s
= ``aaabaab$'' je $z = [0,2,1,0,2,1,0]$, za $s = ``abacaba$'' je $z =
[0,0,1,0,3,0,1]$.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:] TODO
\end{description*}
\cpp{algo/z_function.cpp}
\subsection{Minimalna perioda niza}
\label{sec:minperiod}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Niz znakov $s$ dolžine $n$.
\item[Izhod:] Dolžina minimalne periode $s$, tj.~tak $k$, da je
$(\lslice{s}{k})^{\frac{n}{k}} = s$. \\ Primer: minimalna perioda $s =
``abcabcabc$'' je ``$abc$'', dolžine 3.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:] TODO
\item[Implementacija:] Glej \nameref{sec:zf}, str.~\pageref{sec:zf} ali
\nameref{sec:kmp}, str.~\pageref{sec:kmp}.
\end{description*}
\subsection{Minimalni element v podseznamu}
Po angleško RMQ ali Range Minimum Query. Želimo odgovarjati na poizvedbe v
seznam dolžine $n$ oblike: ``Koliko je minimum med $a$ in $b$.''
Če se elementi seznama spreminjajo, potem je najboljša uporaba statičnega
drevesa segmentov~\ref{sec:static-segment-tree}. Če pa imamo dan seznam vnaprej,
potem si lahko zgradimo strukturo, kjer za vsak indeks $i$ vemo odgovor na
vprašanje ``Koliko je minimum na intervalu $[i, i+2^j]$ za vse $j$, da je
interval še v seznamu. Tako lahko query $[a, b]$ odgovorimo v konstantnem času
tako, da najdemo največji $r$, da je $a+2^r \leq b$ in primerjamo minimuma na
$[a, a+2^r]$, $[b-2^r, b]$, ki sta oba poračunana vnaprej.
\section{Numerika}
\label{sec:numerika}
\subsection{Gaussova eliminacija}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Matrika $A' = [A\ |\ b]$, ki predstavlja $m\times n$ sistem $Ax = b$.
\item[Izhod:] Vektor $x$ (dolg $n$), ki reši sistem. Poleg tega vrne tudi $-1$,
če rešitev ne obstaja, 0, če je enolična, sicer pa dimenzionalnost prostora
rešitev (tj.~število splošnih konstant). Enačbo rešimo z $LU$ razcepom z delnim
pivotiranjem. Druga funkcija izračuna determinanto matrike, prav tako z
uporabo delnega pivotiranja. Obe se da uporabiti z ulomki namesto z
decimalnimi števili ali pa po modulu $p$, kjer je potrebno deljenja
zamenjati z inverzi.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\min\{n, m\}nm)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(nm)$
\end{description*}
\cpp{num/gauss.cpp}
\subsection{Tangentna metoda}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Funkciji $f$ in $f'$ ter približek za ničlo $x_0$.
\item[Izhod:] Približek $x_n$ po $n$ korakih metode $x_{i+1} = x_i -
\frac{f(x_i)}{f'(x_i)}$ ali ko je zaporedni premik manjši od $\varepsilon$.
\item[Časovna zahtevnost:] Konvergenca je kvadratična, torej
$O(\log\frac{1}{\sqrt{\varepsilon}})$.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(1)$
\end{description*}
\cpp{num/tangent_method.cpp}
\subsection{Bisekcija}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Funkcija $f$ in krajišči intervala $[a, b]$ na katerem leži
ničla in ima funkcija v krajiščih različen predznak.
\item[Izhod:] Približek za ničlo, ko je širina intervala enaka $\varepsilon|b-a|$ ali
približek po $n$ korakih.
\item[Časovna zahtevnost:] Konvergenca je linearna, torej
$O(\log\frac{1}{\varepsilon})$.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(1)$
\end{description*}
\cpp{num/bisection.cpp}
\section{Teorija števil}
\label{sec:ts}
\subsection{Evklidov algoritem}
\label{sec:ts:evk}
\begin{description*}
\item[Vhod:] $a, b \in \Z$
\item[Izhod:] Največji skupni delitelj $a$ in $b$. Za pozitivna števila je
pozitiven, če je eno število 0, je rezultat drugo število, pri negativnih je
predznak odvisen od števila iteracij.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\log(a) + \log(b))$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(1)$
\end{description*}
\cpp{ts/gcd.cpp}
\subsection{Razširjen Evklidov algoritem}
\label{sec:ts:extevk}
\begin{description*}
\item[Vhod:] $a, b \in \Z$. Števili $retx$, $rety$ sta parametra samo za vračanje vrednosti.
\item[Izhod:] Števila $x, y, d$, pri čemer $d = \gcd(a, b)$, ki rešijo
Diofantsko enačbo $ax + by = d$. V posebnem primeru, da je $b$ tuj $a$, je
$x$ inverz števila $a$ v multiplikativni grupi $Z_b^\ast$.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\log(a) + \log(b))$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(1)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 756
\end{description*}
\cpp{ts/extended_gcd.cpp}
\subsection{Kitajski izrek o ostankih}
\label{sec:ts:chinese}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Sistem $n$ kongruenc $x \equiv a_i \pmod{m_i}$, $m_i$ so paroma tuji.
\item[Izhod:] Število $x$, ki reši ta sistem dobimo po formuli
\[ x =
\left[\sum_{i=1}^na_i\frac{M}{m_i}\left[\left(\frac{M}{mi}\right)^{-1}\right]_{m_i}\right]_M,
\qquad M = \prod_{i=1}^nm_i,
\]
kjer $[x^{-1}]_m$ označuje inverz $x$ po modulu $m$. Vrnjeni $x$ je med 0 in $M$.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n \log(\max\{m_i, a_i\}))$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Potrebuje:] \nameref{sec:ts:evk} (str.~\pageref{sec:ts:evk})
\item[Testiranje na terenu:] UVa 756
\item[Opomba:] Pogosto potrebujemo \ull{} namesto \texttt{int}.
\end{description*}
\cpp{ts/chinese_reminder_theorem.cpp}
\subsection{Hitro potenciranje}
\label{sec:fastpow}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Število $g$ iz splošne grupe in $n \in \N_0$.
\item[Izhod:] Število $g^n$.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\log(n))$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(1)$
\item[Testiranje na terenu:] \url{http://putka.upm.si/tasks/2010/2010_3kolo/nicle}
\end{description*}
\cpp{ts/fast_power.cpp}
\subsection{Številski sestavi}
\label{sec:sestavi}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Število $n \in \N_0$ ali $\frac{p}{q} \in Q$ ter $b \in [2,
\infty) \cap \N.$
\item[Izhod:] Število $n$ ali $\frac{p}{q}$ predstavljeno v izbranem sestavu
z izbranimi števkami in označeno periodo.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\log(n))$ ali $O(q\log(q))$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$ ali $O(q)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2010/2010_finale/ulomki}
\item[Opomba:] Zgornja meja za bazo $b$ je dolžina niza
\verb|STEVILSKI_SESTAVI_ZNAKI|.
\end{description*}
\cpp{ts/stevilski_sestavi.cpp}
\subsection{Eulerjeva funkcija $\phi$}
\label{sec:phi}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Število $n \in \N$.
\item[Izhod:] Število $\phi(n)$, to je število števil manjših ali enakih $n$ in tujih $n$.
Direktna formula:
\[ \phi(n) = n\cdot \prod_{p \divides n}(1-\frac{1}{p}) \]
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\sqrt{n})$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(1)$
\item[Testiranje na terenu:]
\url{https://projecteuler.net/problem=69}
\end{description*}
\cpp{ts/euler_phi.cpp}
\subsection{Eratostenovo rešeto}
\label{sec:primes}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Število $n \in \N$.
\item[Izhod:] Seznam praštevil manjših od $n$ in seznam, kjer je za vsako
število manjše od $n$ notri njegov najmanjši praštevilski delitelj. To se
lahko uporablja za faktorizacijo števil in testiranje praštevilskosti.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n\log(n))$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 10394
\end{description*}
\cpp{ts/eratosthenes_sieve.cpp}
\subsection{Število deliteljev}
\label{sec:tau}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Število $n \in \N$.
\item[Izhod:] Število pozitivnih deliteljev $n$, $\tau(n)$. Velja, da je za $n =
p_1^{\alpha_1}\cdots p_k^{\alpha_k}$, \[ \tau(n) = (\alpha_1 + 1) \cdots
(\alpha_k + 1). \]
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\sqrt{n})$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(1)$
\item[Testiranje na terenu:] \url{https://projecteuler.net/problem=12}
\end{description*}
\cpp{ts/number_of_divisors.cpp}
\subsection{Binomski koeficienti}
\label{sec:binom}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Števili $n, k \in \Z$.
\item[Izhod:] Binomski koeficient $\binom{n}{k} =
\begin{cases}
\frac{n!}{k!(n-k)!} & n, k \geq 0 \\
0 & \text{ sicer}
\end{cases}$ \\
Za velike vrednosti lahko izračunamo aproksimacijo s pomočjo logaritma gama
funkcije. Če rabiš isto vrednost $\binom{n}{k}$ več kot enkrat, se morda
splača shraniti cel Pascalov trikotnik.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\min\{k, n-k\})$ za enega, $O(n^2)$ za Pascalov
trikotnik.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(1)$ za enega, $O(n^2)$ za Pascalov trikotnik
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2015/2015_3kolo/minsko_polje}
\end{description*}
\cpp{ts/binomial.cpp}
\subsection{Binomski koeficienti po modulu}
\label{sec:binommod}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Števili $n, k \in \Z$ in $p \in \mathbb{P}$. Lahko posplošimo na
poljubno število, ki v praštevilskem razcepu nima potenc praštevil.
\item[Izhod:] Ostanek pri deljenju binomskega koeficienta $\binom{n}{k}$ s
$p$. Če je $p$ praštevilo, lahko uporabiš \verb|binomial_modp|, sicer pa
\verb|binomial_mod|. Pri deljenju s praštevilom uporabimo Lucasov izrek:
\[ \binom{n}{k} \equiv
\binom{n_r}{k_r}\binom{n_{r-1}}{k_{r-1}}\cdots\binom{n_1}{k_1}\binom{n_0}{k_0},
\] kjer sta $n = n_r\ldots n_0$ in $k = k_r\ldots k_0$ zapisa števil $n$ in
$k$ v $p$-jiškem sistemu.
Sicer število razcepimo na tuja si števila
(prafaktorje) in uporabimo skupaj za vsako praštevilo posebej zgornji
postopek, nato pa združimo s kitajskim izrekom o ostankih.
\item[Časovna zahtevnost:]: $O(p \cdot (\log_p(n) + \log_p(k)))$ za praštevilo $p$.
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(1)$
\item[Potrebuje:] \nameref{sec:ts:chinese}
(str.~\pageref{sec:ts:chinese})
\item[Testiranje na terenu:]
\url{http://putka.upm.si/tasks/2015/2015_3kolo/minsko_polje}
\end{description*}
\cpp{ts/binomial_mod.cpp}
\section{Geometrija}
\label{sec:geom}
Zaenkrat obravnavamo samo ravninsko geometrijo.
Točke predstavimo kot kompleksna števila. Daljice predstavimo z začetno in
končno točko. Premice s koeficienti v enačbi $ax + by = c$. Premico lahko
konstruiramo iz dveh točk in po želji hranimo točko in smerni vektor.
Pravokotnike predstavimo z spodnjim levim in zgornjim desnim ogliščem.
Večkotnike predstavimo s seznamom točk, kot si sledijo, prve točke ne
ponavljamo. Tip \texttt{ITYPE} predstavlja različne vrste presečišč ali
vsebovanosti: \texttt{OK} pomeni, da se lepo seka oz.\ je točka v notranjosti.
\texttt{NO} pomeni, da se ne seka oz.\ da točna ni vsebovana, \texttt{EQ} pa
pomeni, da se premici prekrivata, daljici sekata v krajišču ali se pokrivata,
oz.\ da je točka na robu.
\subsection{Osnove}
\label{sec:basic}
Funkcije:
\begin{itemize*}
\item skalarni in vektorski produkt
\item pravokotni vektor in polarni kot
\item ploščina trikotnika in enostavnega mnogokotnika
\item razred za premice
\item razdalja do premice, daljice, po sferi
\item vsebovanost v trikotniku, pravokotniku, enostavnem mnogokotniku
\item presek dveh premic, premice in daljice in dveh daljic
\item konstrukcije krogov iz treh točk, iz dveh točk in radija
\end{itemize*}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Pri argumentih funkcij.
\item[Izhod:] Pri argumentih funkcij.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(\text{št.\ točk})$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(\text{št.\ točk})$
\item[Testiranje na terenu:] Bolj tako, ima pa obsežne unit teste\dots
\end{description*}
\hpp{geom/basics.h}
\cpp{geom/basics.cpp}
\subsection{Konveksna ovojnica}
\label{sec:convex-hull}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Seznam $n$ točk.
\item[Izhod:] Najkrajši seznam $h$ točk, ki napenjajo konveksno ovojnico,
urejen naraščajoče po kotu glede na spodnjo levo točko.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n\log n)$, zaradi sortiranja
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Potrebuje:] Vektorski produkt, str.~\pageref{sec:basic}.
\item[Testiranje na terenu:] UVa 681
\end{description*}
\cpp{geom/convex_hull.cpp}
\subsection{Ploščina unije pravokotnikov}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Seznam $n$ pravokotnikov $P_i$ danih s spodnjo levo in zgornjo desno
točko.
\item[Izhod:] Ploščina unije danih pravokotnikov.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n\log n)$
\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n)$
\item[Testiranje na terenu:] \url{http://putka.upm.si/competitions/upm2013-2/kolaz}
\end{description*}
\cpp{geom/rectangle_union_area.cpp}
\subsection{Najbližji par točk v ravnini}
\begin{description*}
\item[Vhod:] Seznam $n \geq 2$ točk v ravnini.
\item[Izhod:] Kvadrat razdalje med najbližjima točkama. Z lahkoto se
prilagodi, da vrne tudi točki.
\item[Časovna zahtevnost:] $O(n\log n)$, nisem sure\dots
:\item[Prostorska zahtevnost:] $O(n \log n)$
\item[Testiranje na terenu:] UVa 10245
\end{description*}
\cpp{geom/closest_pair_of_points.cpp}
\section{Matematika}
\small
\begin{description*}
\item[Vrste:] \vspace{-1ex}
\begin{gather*}
\sum_{i=1}^n i = \frac{n(n+1)}{2} \quad \sum_{i=1}^n i^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6} \quad
\sum_{i=1}^n i^3 = \frac{n^2(n+1)^2}{4} \\
\sum_{i=1}^n q^i = q \frac{q^n - 1}{q - 1} \quad \sum_{i=1}^n i q^i = \frac{n
q^{n+2} - (n+1)q^{n+1} + q}{(q-1)^2}
\end{gather*}
\item[Geometrija:] \mbox{} \\
Trikotnik (stranice $a, b, c$, oglišča $A, B, C$ s koordinatami $(x_i, y_i)$, ploščina $p$, polobseg $s$, $r$
radij včrtanega in $R$ očrtanega kroga): \\
\begin{align*}
p &=
\mathrm{abs}\left(\frac12 \det\left(
\begin{matrix}
x_2 - x_1 & y_2 - y_1 \\ x_3 - x_1 & y_3 - y_1