bzoj 1770 [Usaco2009 Nov]lights 燈

本文介绍了一道经典的USACO竞赛题目“lights”的解决方案,该题目涉及N盏灯和M条连接这些灯的边,目标是最少操作次数下使所有灯处于开启状态。文章通过高斯消元法解决异或方程组问题,并采用暴力搜索自由元状态的方法找到最优解。

1770: [Usaco2009 Nov]lights 燈

Time Limit: 10 Sec Memory Limit: 64 MB
Submit: 888 Solved: 417
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Description

貝希和她的閨密們在她們的牛棚中玩遊戲。但是天不從人願,突然,牛棚的電源跳閘了,所有的燈都被關閉了。貝希是一個很膽小的女生,在伸手不見拇指的無盡的黑暗中,她感到驚恐,痛苦與絕望。她希望您能夠幫幫她,把所有的燈都給重新開起來!她才能繼續快樂地跟她的閨密們繼續玩遊戲! 牛棚中一共有N(1 <= N <= 35)盞燈,編號為1到N。這些燈被置於一個非常複雜的網絡之中。有M(1 <= M <= 595)條很神奇的無向邊,每條邊連接兩盞燈。 每盞燈上面都帶有一個開關。當按下某一盞燈的開關的時候,這盞燈本身,還有所有有邊連向這盞燈的燈的狀態都會被改變。狀態改變指的是:當一盞燈是開著的時候,這盞燈被關掉;當一盞燈是關著的時候,這盞燈被打開。 問最少要按下多少個開關,才能把所有的燈都給重新打開。 數據保證至少有一種按開關的方案,使得所有的燈都被重新打開。

Input

*第一行:兩個空格隔開的整數:N和M。

*第二到第M+1行:每一行有兩個由空格隔開的整數,表示兩盞燈被一條無向邊連接在一起。 沒有一條邊會出現兩次。

Output

第一行:一個單獨的整數,表示要把所有的燈都打開時,最少需要按下的開關的數目。

Sample Input

5 6

1 2

1 3

4 2

3 4

2 5

5 3

輸入細節:

一共有五盞燈。燈1、燈4和燈5都連接著燈2和燈3。

Sample Output

3

輸出細節:

按下在燈1、燈4和燈5上面的開關。
HINT

Source

Gold


【分析】
高斯消元解异或方程组…
然后暴搜自由元状态


【代码】

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cstdio>
#define p(i,j) (i-1)*6+j
#define fo(i,j,k) for(i=j;i<=k;i++)
using namespace std;
const int mxn=50;
int x[mxn],a[mxn][mxn],n,m,ans=1e9;
inline void guass()
{
    int i,j,k,x;
    fo(i,1,n)
    {
        fo(k,i+1,n)
          if(a[k][i])
          {
              fo(j,1,n+1) 
                swap(a[k][j],a[i][j]);
              break;
          }
        fo(k,1,n) if(a[k][i] && k!=i)
          fo(j,1,n+1) a[k][j]^=a[i][j];
    }
}
inline void dfs(int v,int now)
{
    int i,j,k;
    if(now>=ans) return;
    if(!v) {ans=now;return;}
    if(a[v][v])
    {
        x[v]=a[v][n+1];
        fo(k,v+1,n) x[v]^=(a[v][k]&x[k]);
        dfs(v-1,now+x[v]);
//      when it all comes to an end , but the world keeps spinning around.
    }
    else
    {
        x[v]=0,dfs(v-1,now);
        x[v]=1,dfs(v-1,now+1);
    }
}
int main()
{
    int i,j,u,v;
    scanf("%d%d",&n,&m);
    fo(i,1,n) a[i][i]=a[i][n+1]=1;
    fo(i,1,m)
      scanf("%d%d",&u,&v),a[u][v]=a[v][u]=1;
    guass(),dfs(n,0);
    printf("%d\n",ans);
    return 0;
}
题目描述 牛牛和她的朋友们正在玩一个有趣的游戏,他们需要构建一个有 $n$ 个节点的无向图,每个节点都有一个唯一的编号并且编号从 $1$ 到 $n$。他们需要从节点 $1$ 到节点 $n$ 找到一条最短路径,其中路径长度是经过的边权的和。为了让游戏更有趣,他们决定在图上添加一些额外的边,这些边的权值都是 $x$。他们想知道,如果他们添加的边数尽可能少,最短路径的长度最多会增加多少。 输入格式 第一行包含两个正整数 $n$ 和 $m$,表示节点数和边数。 接下来 $m$ 行,每行包含三个整数 $u_i,v_i,w_i$,表示一条无向边 $(u_i,v_i)$,权值为 $w_i$。 输出格式 输出一个整数,表示最短路径的长度最多会增加多少。 数据范围 $2 \leq n \leq 200$ $1 \leq m \leq n(n-1)/2$ $1 \leq w_i \leq 10^6$ 输入样例 #1: 4 4 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 1 5 输出样例 #1: 5 输入样例 #2: 4 3 1 2 1 2 3 2 3 4 3 输出样例 #2: 2 算法 (BFS+最短路) $O(n^3)$ 我们把问题转化一下,假设原图中没有添加边,所求的就是点 $1$ 到点 $n$ 的最短路,并且我们已经求出了这个最短路的长度 $dis$。 接下来我们从小到大枚举边权 $x$,每次将 $x$ 加入图中,然后再次求解点 $1$ 到点 $n$ 的最短路 $dis'$,那么增加的最短路长度就是 $dis'-dis$。 我们发现,每次加入一个边都需要重新求解最短路。如果我们使用 Dijkstra 算法的话,每次加入一条边需要 $O(m\log m)$ 的时间复杂度,总的时间复杂度就是 $O(m^2\log m)$,无法通过本题。因此我们需要使用更优秀的算法。 观察到 $n$ 的范围比较小,我们可以考虑使用 BFS 求解最短路。如果边权均为 $1$,那么 BFS 可以在 $O(m)$ 的时间复杂度内求解最短路。那么如果我们只是加入了一条边的话,我们可以将边权为 $x$ 的边看做 $x$ 条边的组合,每次加入该边时,我们就在原始图上添加 $x$ 条边,边权均为 $1$。这样,我们就可以使用一次 BFS 求解最短路了。 但是,我们不得不考虑加入多条边的情况。如果我们还是将边权为 $x$ 的边看做 $x$ 条边的组合,那么我们就需要加入 $x$ 条边,而不是一条边。这样,我们就不能使用 BFS 了。 但是,我们可以使用 Floyd 算法。事实上,我们每次加入边时,只有边权等于 $x$ 的边会发生变化。因此,如果我们枚举边权 $x$ 时,每次只需要将边权等于 $x$ 的边加入图中,然后使用 Floyd 算法重新计算最短路即可。由于 Floyd 算法的时间复杂度为 $O(n^3)$,因此总的时间复杂度为 $O(n^4)$。 时间复杂度 $O(n^4)$ 空间复杂度 $O(n^2)$ C++ 代码 注意点:Floyd算法计算任意两点之间的最短路径,只需要在之前的路径基础上加入新的边构成的新路径进行更新即可。
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