@codeforces - 1209G2@ Into Blocks (hard version)

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@description@

定义一个序列是好的，当且仅当这个序列中，相等的两个数之间的所有数全部相等。

每次操作可以将某个元素值对应的所有元素修改成另一元素值。

一个序列的困难度定义为，将这个序列修改成好的序列的最少需要修改的位置数。

现在给定初始序列 a1, a2, ..., an 以及 q 次操作，每次操作为 i x，表示将第 i 个元素修改为 x。

计算初始时以及每次操作后序列的困难度。

Input

第一行包含两个整数 n 与 q (1≤n≤200000, 0≤q≤200000)，表示序列长度与操作数。

第二行包含 n 个整数 a1, a2, ..., an (1≤ai≤200000)，表示初始序列。

接下来 q 行每行两个整数 it, xt (1≤it≤n, 1≤xt≤200000)，描述了一次操作。

Output

输出 q + 1 个整数，表示初始序列以及每次操作后的序列的困难度。

Example

input

5 6

1 2 1 2 1

2 1

4 1

5 3

2 3

4 2

2 1

output

2

1

0

0

2

3

0

@solution@

假如如果没有修改（即 easy 版本），应该怎么做？

首先假如某个元素值 k，它最左边出现的位置为 l[k]，最右边出现的位置为 r[k]，则 l[k]~r[k] 必须要修改为同一元素。

假如最后 a[p]~a[q] 必须为同一元素，则我们保留 a[p]~a[q] 中出现次数最多的元素，修改掉其他的元素是最优的。

我们用数值来描述限制：定义 b[i] 表示 a[i] 与 a[i+1] 被多少次要求为同一元素。则对于每一个 k，我们将 b[ l[k] ... r[k]-1 ] 区间 + 1，即可维护 b 的值。

每次 b 中连续的非零值就形成了最后要求是同一元素的区间。

我们只需要维护出这些非零值形成的连续区间中，区间的长度 - 区间中元素出现次数最大值，这个值之和，即可得到答案。

我们将某一元素 k 出现的次数 cnt[k] 维护在 l[k] 这一位置，记作 c[l[k]]。再定义 d[i] 表示 max{c[i], c[i+1]}。

则只需要维护非零值形成的连续区间中，区间的长度 - 区间中 d 的最大值，该值之和即可。

给 b 序列区间 + 1 可以使用线段树实现。考虑使用线段树怎么实现查询功能。

我们再加入两个哨兵结点 b[0] 与 b[n+1]，方便下面的实现。

因为非零值的相关数值不好维护，我们在线段树中维护的是 “删掉当前区间内所有的 b[i] 最小值后，剩下的连续区间的信息”。

为了方便合并，我们统计时并不把包含区间端点的区间统计入当前线段树结点。

因为哨兵节点的存在，我们最终线段树的根一定为我们需要的答案。

在线段树中每个结点先维护 tg, cmn, mx 这几个值，分别表示加法标记，当前区间的 b[i] 最小值，当前区间的 d[i] 最大值。

为了方便合并，再维护 lmx, rmx，表示删掉所有最小值后，左/右端点所在连续区间的最大值（注意可能不存在这样的区间，这时候记作 -1）。

最后，还要维护 ans, cnt，表示删掉所有最小值后， 区间 d 最大值之和与区间长度之和。

这里的“区间长度”，对于完整的区间（即不含区间端点）定义为 b 序列中的区间长度 + 1（即对应的原序列 a 中的区间长度）；否则如果包含区间端点，定义为 b 序列中的区间长度本身。

维护过程，只需要讨论左右儿子的 cmn 是否等于当前结点的 cmn，进行分类讨论。

具体细节可以参考代码。

总时间复杂度 O(nlogn)。

@accepted code@

#include<set>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int MAXN = 200000;
int arr[MAXN + 5];
struct segtree{
	#define lch (x<<1)
	#define rch (x<<1|1)
	struct node{
		int l, r;
		int tg, cmn;
		int lmx, rmx, mx, ans, cnt;
	}t[4*MAXN + 5];
	void pushup(int x) {
		t[x].mx = max(t[lch].mx, t[rch].mx);
		t[x].cmn = min(t[lch].cmn, t[rch].cmn);

		if( t[x].cmn == t[lch].cmn )
			t[x].lmx = t[lch].lmx;
		else t[x].lmx = max(t[lch].mx, t[rch].lmx);

		if( t[x].cmn == t[rch].cmn )
			t[x].rmx = t[rch].rmx;
		else t[x].rmx = max(t[rch].mx, t[lch].rmx);

		if( t[x].cmn != t[rch].cmn ) {
			t[x].ans = t[lch].ans;
			t[x].cnt = t[lch].cnt + t[rch].r - t[rch].l + 1;
		}
		else if( t[x].cmn != t[lch].cmn ) {
			t[x].ans = t[rch].ans;
			t[x].cnt = t[rch].cnt + t[lch].r - t[lch].l + 1;
		}
		else {
			t[x].ans = t[lch].ans + t[rch].ans;
			t[x].cnt = t[lch].cnt + t[rch].cnt;
			if( t[lch].rmx != -1 || t[rch].lmx != -1 )
				t[x].ans += max(t[lch].rmx, t[rch].lmx), t[x].cnt++;
		}

	}
	void pushdown(int x) {
		if( t[x].tg ) {
			t[lch].tg += t[x].tg, t[rch].tg += t[x].tg;
			t[lch].cmn += t[x].tg, t[rch].cmn += t[x].tg;
			t[x].tg = 0;
		}
	}
	void build(int x, int l, int r) {
		t[x].l = l, t[x].r = r, t[x].tg = 0, t[x].ans = 0;
		if( l == r ) {
			t[x].cmn = 0, t[x].lmx = t[x].rmx = -1, t[x].mx = max(arr[l], arr[l + 1]);
			return ;
		}
		int mid = (l + r) >> 1;
		build(lch, l, mid), build(rch, mid + 1, r);
		pushup(x);
	}
	void update(int x, int p) {
		if( t[x].l > p || t[x].r < p )
			return ;
		if( t[x].l == t[x].r ) {
			t[x].mx = max(arr[p], arr[p + 1]);
			return ;
		}
		pushdown(x);
		update(lch, p);
		update(rch, p);
		pushup(x);
	}
	void modify(int x, int l, int r, int d) {
		if( l <= t[x].l && t[x].r <= r ) {
			t[x].tg += d, t[x].cmn += d;
			return ;
		}
		if( l > t[x].r || r < t[x].l )
			return ;
		pushdown(x);
		modify(lch, l, r, d);
		modify(rch, l, r, d);
		pushup(x);
	}
}T;
set<int>st[MAXN + 5];
int a[MAXN + 5], n, q;
void update(int p) {T.update(1, p - 1), T.update(1, p);}
void remove(int x) {
	int l = *st[a[x]].begin(), r = *st[a[x]].rbegin();
	T.modify(1, l, r - 1, -1), arr[l] = 0, update(l);
	st[a[x]].erase(x);
	if( !st[a[x]].empty() ) {
		int l = *st[a[x]].begin(), r = *st[a[x]].rbegin();
		T.modify(1, l, r - 1, 1), arr[l] = st[a[x]].size(), update(l);
	}
}
void add(int x) {
	if( !st[a[x]].empty() ) {
		int l = *st[a[x]].begin(), r = *st[a[x]].rbegin();
		T.modify(1, l, r - 1, -1), arr[l] = 0, update(l);
	}
	st[a[x]].insert(x);
	int l = *st[a[x]].begin(), r = *st[a[x]].rbegin();
	T.modify(1, l, r - 1, 1), arr[l] = st[a[x]].size(), update(l);
}
int main() {
	scanf("%d%d", &n, &q);
	for(int i=1;i<=n;i++)
		scanf("%d", &a[i]);
	T.build(1, 0, n);
	for(int i=1;i<=n;i++) add(i);
	printf("%d\n", T.t[1].cnt - T.t[1].ans);
	for(int i=1;i<=q;i++) {
		int it, xt; scanf("%d%d", &it, &xt);
		remove(it), a[it] = xt, add(it);
		printf("%d\n", T.t[1].cnt - T.t[1].ans);
	}
}

@details@

好神奇的线段树。。。