poj - 1182 食物链 并查集 最经典

题意:

动物王国中有三类动物A,B,C,这三类动物的食物链构成了有趣的环形。A吃B, B吃C,C吃A。 
        现有N个动物,以1-N编号。每个动物都是A,B,C中的一种,但是我们并不知道它到底是哪一种。 
        有人用两种说法对这N个动物所构成的食物链关系进行描述: 
        第一种说法是"1 X Y",表示X和Y是同类。 
        第二种说法是"2 X Y",表示X吃Y。 
        此人对N个动物,用上述两种说法,一句接一句地说出K句话,这K句话有的是真的,有的是假的。当一句话满足下列三条之一时,这句话就是假话,否则就是真话。 
        1) 当前的话与前面的某些真的话冲突,就是假话; 
        2) 当前的话中X或Y比N大,就是假话; 
        3) 当前的话表示X吃X,就是假话。 
        你的任务是根据给定的N(1 <= N <= 50,000)和K句话(0 <= K <= 100,000),输出假话的总数。 

Input

        第一行是两个整数N和K,以一个空格分隔。

        以下K行每行是三个正整数 D,X,Y,两数之间用一个空格隔开,其中D表示说法的种类。

        若D=1,则表示X和Y是同类。

        若D=2,则表示X吃Y。

Output

        只有一个整数,表示假话的数目。

 

这个题本来做过一遍,按照白书上的方法去写的,感觉特别麻烦,写起来也特别无感。。。

后来再做时就有点不想写,就去找找有没有什么简单的方法

找到了一个特别亮的关系推导的方法!具体不描述看下面

大佬链接:https://blog.youkuaiyun.com/u013480600/article/details/20949487

链接:poj 1182

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <cstring>
#include <string>
#include <set>
#include <map>
#include <stack>
#include <queue>
#define inf 0x3f3f3f3f

using namespace std;

const int maxn = 50005;
const int maxm = 100500;

int cnt;
int f[maxn];
int r[maxn];

int rev(int v) {
    return (3 - v) % 3;
}

int rela2(int v1, int v2) {
    if(v1 == 0) return v2;
    if(v2 == 0) return v1;
    if(v1 == 1 && v2 == 1) return 2;
    if(v1 == 1 && v2 == 2) return 0;
    if(v1 == 2 && v2 == 1) return 0;
    if(v1 == 2 && v2 == 2) return 1;
}

int rela3(int v1, int v2, int v3) {
    return rela2(rela2(v1, v2), v3);
}

int findset(int i) {
    if(f[i] == -1) {
        return i;
    }
    int temp = findset(f[i]);
    r[i] = rela2(r[i], r[f[i]]);
    return f[i] = temp;
}

int binds(int i, int j, int temp) {
    int a = findset(i);
    int b = findset(j);
    if (a != b) {
        f[a] = b;
        r[a] = rela3(rev(r[i]), temp, r[j]);
        return 0;
    }
    else {
        if(rela2(r[i], rev(r[j])) != temp) {
            return 1;
        }
        return 0;
    }
}

int main ()
{
    int n, k;
    cnt = 0;
    scanf("%d %d", &n, &k);
    memset(f, -1, sizeof(f));
    memset(r, 0, sizeof(r));
    while(k--) {
        int temp, x, y;
        scanf("%d %d %d", &temp, &x, &y);
        temp--;
        if(x > n || y > n || (temp == 2 && x == y)) {
            ++cnt;
            continue;
        }
        cnt += binds(x, y, temp);
    }
    printf("%d\n", cnt);
    return 0;
}

 

### 并查集算法的时间复杂度分析 并查集是一种高效的用于处理集合合并与查询的算法。在POJ 1182 食物链问题中,使用了并查集来判断动物之间的关系,并且通过路径压缩和按秩合并等优化手段,可以极大地提高算法的效率。 #### 路径压缩的影响 路径压缩是并查集中一种重要的优化技术,它能够将查找过程中经过的所有节点直接连接到根节点上。这种操作使得后续查找的时间复杂度接近于常数[^1]。具体来说,路径压缩后的查找操作时间复杂度可以用阿克曼函数的反函数 \( \alpha(n) \) 来表示,其中 \( n \) 是集合中的元素个数。阿克曼函数的增长速度极慢,因此 \( \alpha(n) \) 在实际应用中几乎可以视为常数。 ```python def Find(x): if x != par[x]: par[x] = Find(par[x]) # 路径压缩 return par[x] ``` #### 按秩合并的作用 按秩合并是一种优化策略,它通过将较小的树合并到较大的树上来减少树的高度。这种方法结合路径压缩后,可以进一步降低操作的时间复杂度[^2]。在实际实现中,可以通过维护一个数组 `rank` 来记录每个集合的深度,并在合并时选择深度较小的树挂接到深度较大的树上。 ```python def Union(x, y): rootX = Find(x) rootY = Find(y) if rootX != rootY: if rank[rootX] > rank[rootY]: par[rootY] = rootX elif rank[rootX] < rank[rootY]: par[rootX] = rootY else: par[rootY] = rootX rank[rootX] += 1 ``` #### 时间复杂度总结 对于 POJ 1182 食物链问题,假设总共有 \( n \) 个动物和 \( m \) 条关系,则初始化并查集的时间复杂度为 \( O(n) \),每次查找或合并操作的时间复杂度为 \( O(\alpha(n)) \)[^2]。由于 \( \alpha(n) \) 的增长极其缓慢,在实际情况下可以认为其为常数。因此,整个算法的时间复杂度主要由关系数量 \( m \) 决定,终的时间复杂度为 \( O(m \cdot \alpha(n)) \)[^1]。 ### 代码示例 以下是一个完整的并查集实现,适用于 POJ 1182 食物链问题: ```python class UnionFind: def __init__(self, n): self.par = list(range(3 * n)) self.rank = [0] * (3 * n) def Find(self, x): if self.par[x] != x: self.par[x] = self.Find(self.par[x]) return self.par[x] def Union(self, x, y): rootX = self.Find(x) rootY = self.Find(y) if rootX != rootY: if self.rank[rootX] > self.rank[rootY]: self.par[rootY] = rootX elif self.rank[rootX] < self.rank[rootY]: self.par[rootX] = rootY else: self.par[rootY] = rootX self.rank[rootX] += 1 def Same(self, x, y): return self.Find(x) == self.Find(y) ```
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