JZOJsenior1175、bzoj2238.【IOI2008】生成树

本文介绍了一种解决特定图论问题的方法:通过最小生成树(MST)结合树链剖分来高效处理一系列删除边后的最小生成树计算。适用于大规模数据集,尤其当需要多次查询删除某边后剩余图的最小生成树时。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

problem

Description

给出一个N个点M条边的无向带权图,以及Q个询问,每次询问在图中删掉一条边后图的最小生成树。(各询问间独立,每次询问不对之后的询问产生影响,即被删掉的边在下一条询问中依然存在)

Input

第一行两个正整数N,M(N<=50000,M<=100000)表示原图的顶点数和边数。
下面M行,每行三个整数X,Y,W描述了图的一条边(X,Y),其边权为W(W<=10000)。保证两点之间至多只有一条边。
接着一行一个正整数Q,表示询问数。(1<=Q<=100000)
下面Q行,每行一个询问,询问中包含一个正整数T,表示把编号为T的边删掉(边从1到M按输入顺序编号)。

Output

Q行,对于每个询问输出对应最小生成树的边权和的值,如果图不连通则输出“Not connected”

Sample Input

4 4
1 2 3
1 3 5
2 3 9
2 4 1
4
1
2
3
4

Sample Output

15
13
9
Not connected

Data Constraint

Hint

数据规模:
10%的数据N,M,Q<=100。
另外30%的数据,N<=1000
100%的数据如题目。


analysis

正解——MST+树链剖分

  • 如果删去的边不在原图的MST上,对原答案没有影响

  • 如果删去了MST上的边,那么其他的MST树边一定不变

  • 那此时要找的只是一条非MST上的边,且要求最短,显然是在树链上

  • 我们在求完MST后,用树链剖分维护每条非MST树边能够使多少条MST树边删去后连通

  • 说着很拗口,但操作还是很simple的,标记永久化一下即可

  • 当然原图就不连通的话,q个操作全都是“Not connected”

  • 时间复杂度O(nlog22n)


code

#include<bits/stdc++.h>
#define MAXN 50001
#define MAXM 100001 

using namespace std;

int last[2*MAXM],next[2*MAXM],tov[2*MAXM],dis[2*MAXM];
int father[MAXN],where[MAXM],to_num[MAXN],tree[4*MAXN],ref[2*MAXN];
int n,m,q,tot,total,ans;

int min(int x,int y)
{
    return x<y?x:y;
}

int read()
{
    int x=0,f=1;
    char ch=getchar();
    while (ch<'0' || '9'<ch)
    {
        if (ch=='-')f=-1;
        ch=getchar();   
    }
    while ('0'<=ch && ch<='9')
    {
        x=x*10+ch-'0';
        ch=getchar();
    }
    return x*f;
}

struct information
{
    int depth,father,size,heavy_son,top,to_tree,value;
}a[MAXN];

struct dist
{
    int x,y,z,num;
    bool flag;
}line[MAXM];

bool cmp(dist a,dist b)
{
    return a.z<b.z; 
}

bool cmp1(dist a,dist b)
{
    return a.num<b.num;
}

int getfather(int x)
{
    return !father[x]?x:father[x]=getfather(father[x]);
}

void insert(int x,int y,int z)
{
    next[++tot]=last[x];
    last[x]=tot;
    tov[tot]=y;
    dis[tot]=z;
}

void dfs1(int x,int father)
{
    a[x].size=1;
    int mx=-1;
    for (int i=last[x];i;i=next[i])
    {
        int j=tov[i];
        if (j!=father && j!=0)
        {
            a[j].depth=a[x].depth+1;
            a[j].father=x;
            ref[dis[i]]=j;
            dfs1(j,x);
            a[x].size+=a[j].size;
            if (a[j].size>mx)
            {
                mx=a[j].size;
                a[x].heavy_son=j;
            }
        }
    }
}

void dfs2(int x,int top)
{
    if (x==0)return;
    a[x].top=top;
    a[x].to_tree=++total;
    to_num[total]=x; 
    dfs2(a[x].heavy_son,top);
    for (int i=last[x];i;i=next[i])
    {
        int j=tov[i];
        if (j!=a[x].father && j!=a[x].heavy_son && j!=0)
        {
            dfs2(j,j);
        }
    }
}

void change(int t,int l,int r,int x,int y,int z)
{
    if (l==x && y==r)
    {
        tree[t]=min(tree[t],z);
        return;
    }
    int mid=(l+r)/2;
    if (y<=mid)
    {
        change(t*2,l,mid,x,y,z);
    }
    else if (x>mid)
    {
        change(t*2+1,mid+1,r,x,y,z);
    }
    else
    {
        change(t*2,l,mid,x,mid,z);
        change(t*2+1,mid+1,r,mid+1,y,z);
    }
    //tree[t]=min(tree[t*2],tree[t*2+1]);
}

int query(int t,int l,int r,int x)
{
    if (l==r)
    {
        return tree[t];
    }
    int mid=(l+r)/2;
    if (x<=mid)return min(tree[t],query(t*2,l,mid,x));
    else return min(tree[t],query(t*2+1,mid+1,r,x));
}

void modify(int x,int y,int z)
{
    while (a[x].top!=a[y].top)
    {
        if (a[a[x].top].depth>a[a[y].top].depth)
        {
            change(1,1,n,a[a[x].top].to_tree,a[x].to_tree,z);
            x=a[a[x].top].father;
        }
        else
        {
            change(1,1,n,a[a[y].top].to_tree,a[y].to_tree,z);
            y=a[a[y].top].father;
        }
    }
    if (x==y)return;
    if (a[x].depth>a[y].depth)
    {
        change(1,1,n,a[a[y].heavy_son].to_tree,a[x].to_tree,z);
    }
    else
    {
        change(1,1,n,a[a[x].heavy_son].to_tree,a[y].to_tree,z);
    }
}

int main()
{
    //freopen("read.txt","r",stdin);
    n=read(),m=read(); 
    for (int i=1;i<=m;i++)
    {
        line[i].x=read(),line[i].y=read(),line[i].z=read();
        line[i].num=i;  
    }
    if (m<n-1)
    {
        q=read();
        while (q--)printf("Not connected\n");
        return 0;
    }
    sort(line+1,line+m+1,cmp);
    for (int i=1;i<=m;i++)
    {
        int u=line[i].x,v=line[i].y,w=line[i].z;
        if (getfather(u)!=getfather(v))
        {
            father[getfather(u)]=v;
            line[i].flag=1;
            ans+=w;
            insert(u,v,line[i].num);
            insert(v,u,line[i].num);
        }
    }
    a[1].depth=1;
    a[1].father=0;
    dfs1(1,0),dfs2(1,1);
    memset(tree,0x3f,sizeof(tree));
    sort(line+1,line+m+1,cmp1);
    for (int i=1;i<=m;i++)
    {
        if (!line[i].flag)
        {
            modify(line[i].x,line[i].y,line[i].z);
        }
    } 
    q=read();
    while (q--)
    {
        int x=read();
        if (!line[x].flag)
        {
            printf("%d\n",ans);
        }
        else
        {
            int xx=query(1,1,n,a[ref[x]].to_tree);
            if(xx==0x3f3f3f3f)
            {
                printf("Not connected\n");
            }
            else 
            {
                printf("%d\n",ans-line[x].z+xx); 
            }
        } 
    }
    return 0;
}
### 关于 BZOJ1728 Two-Headed Cows (双头牛) 的算法解析 此问题的核心在于如何通过有效的图论方法解决给定约束下的最大独立集问题。以下是详细的分析和解答。 #### 问题描述 题目要求在一个无向图中找到最大的一组节集合,使得这些节之间满足特定的颜色匹配件。具体来说,每连接两个节,并附带一种颜色标记(A 或 B)。对于任意一条 \(u-v\) 和其对应的颜色 \(c\),如果这属于最终选取的子集中,则必须有至少一个端未被选入该子集或者两端均符合指定颜色关系。 #### 解决方案概述 本题可以通过 **二分枚举 + 图染色验证** 来实现高效求解。核心思想如下: 1. 假设当前最优解大小为 \(k\),即尝试寻找是否存在一个大小为 \(k\) 的合法子集。 2. 枚举每一个可能作为起的节并将其加入候选子集。 3. 对剩余部分执行基于 BFS/DFS 的图遍历操作,在过程中动态调整其他节的状态以确保整体合法性。 4. 如果某试探能够成功构建符合件的大规模子集,则更新答案;反之则降低目标值重新测试直至收敛至最佳结果。 这种方法利用了贪心策略配合回溯机制来逐步逼近全局最优[^1]。 #### 实现细节说明 ##### 数据结构设计 定义三个主要数组用于记录状态信息: - `color[]` : 存储每个顶所分配到的具体色彩编号; - `used[]`: 表示某个定是否已经被处理过; - `adjList[][]`: 记录邻接表形式表示的原始输入数据结构便于后续访问关联元素。 ##### 主要逻辑流程 ```python from collections import deque def check(k, n): def bfs(start_node): queue = deque([start_node]) used[start_node] = True while queue: u = queue.popleft() for v, c in adjList[u]: if not used[v]: # Assign opposite color based on edge constraint 'c' target_color = ('B' if c == 'A' else 'A') if color[u]==c else c if color[v]!=target_color and color[v]!='?': return False elif color[v]=='?': color[v]=target_color queue.append(v) used[v] =True elif ((color[u]==c)==(color[v]==('B'if c=='A'else'A'))): continue return True count=0 success=True for i in range(n): if not used[i]: temp_count=count+int(color[i]=='?' or color[i]=='A') if k<=temp_count: color_copy=color[:] if bfs(i): count=temp_count break else : success=False return success n,m=list(map(int,input().split())) colors=[['?']*m]*n for _ in range(m): a,b,c=input().strip().split() colors[int(a)-1].append((int(b),c)) low ,high,res=0,n,-1 while low<=high: mid=(low+high)//2 color=['?']*n used=[False]*n if check(mid,n): res=mid low=mid+1 else : high=mid-1 print(res) ``` 上述代码片段展示了完整的程序框架以及关键函数 `check()` 的内部运作方式。它接受参数 \(k\) 并返回布尔值指示是否有可行配置支持如此规模的选择[^2]。 #### 复杂度分析 由于采用了二分查找技术缩小搜索空间范围再加上单轮 DFS/BFS 时间复杂度 O(V+E),总体性能表现良好适合大规模实例运行需求。 ---
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