bzoj4033 [HAOI2015]树上染色

本文介绍了一种使用树形动态规划方法解决特定点染色问题的算法。问题要求在给定的一棵树上选择K个点染成黑色,其余染成白色,并最大化黑点间及白点间的距离之和。文章通过子树贡献法实现了解决方案。

Description


有一棵点数为N的树,树边有边权。给你一个在0~N之内的正整数K,你要在这棵树中选择K个点,将其染成黑色,并
将其他的N-K个点染成白色。将所有点染色后,你会获得黑点两两之间的距离加上白点两两之间距离的和的收益。
问收益最大值是多少。

输入保证所有点之间是联通的。
N<=2000,0<=K<=N

来自 https://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=4033

Solution


卧槽原来我做过这样的题目?!!
直接做不好搞,可以考虑按边统计贡献。设f[I,j]表示以i为根的子树中分配j个黑点所有边的贡献和,枚举一个儿子k再枚举分配的黑点,一条边的贡献yy一下不就出来了
非常naive的代码风格,大概是去年八月份写的

Code


#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <queue>
#include <vector>
#include <algorithm>
#define rep(i, st, ed) for (int i = st; i <= ed; i += 1)
#define drp(i, st, ed) for (int i = st; i >= ed; i -= 1)
#define erg(i, st) for (int i = ls[st]; i; i = e[i].next)
#define fill(x, t) memset(x, t, sizeof(x))
#define max(x, y) (x)>(y)?(x):(y)
#define min(x, y) (x)<(y)?(x):(y)
#define ll long long
#define db double
#define INF 0x3f3f3f3f
#define N 2001
#define E 5001
#define L 2001
struct edge{int x, y, w, next;}e[E];
ll f[N][L], size[N], fa[N], ls[N];
int edgeCnt = 0, ans = 0;
inline ll read(){
    ll x = 0; char ch = getchar();
    while (ch < '0' || ch > '9'){ch=getchar();}
    while (ch <= '9' && ch >= '0'){x = x * 10 + ch - '0'; ch = getchar();}
    return x;
}
inline void addEdge(int x, int y, int w){
    e[++ edgeCnt] = (edge){x, y, w, ls[x]}; ls[x] = edgeCnt;
    e[++ edgeCnt] = (edge){y, x, w, ls[y]}; ls[y] = edgeCnt;
}
inline void dfs1(int now, int m){
    rep(i, 1, m){f[now][i]=-1;}
    size[now] = 1;
    erg(i, now){
        if (e[i].y != fa[now]){
            fa[e[i].y] = now;
            dfs1(e[i].y, m);
            size[now] += size[e[i].y];
        }
    }
}
inline void dfs2(int now, int m){
    erg(i, now){
        if (e[i].y != fa[now]){
            dfs2(e[i].y, m);
        }
    }
    f[now][0]=f[now][1]=0;
    erg(k, now){
        int y = e[k].y;
        if (fa[y] == now){
            int lzh = min(m, size[now]);
            drp(i, lzh, 0){
                int lim = min(i,size[y]);
                rep(j, 0, lim){
                    if (f[now][i-j] != -1 && f[y][j] != -1){
                        f[now][i]=max(f[now][i],f[now][i-j]+f[y][j]+e[k].w*(j*(m-j)+(size[y]-j)*(size[1]-size[y]-m+j)));
                    }
                }
            }
        }
    }
}
int main(void){
/*  freopen("color.in","r",stdin);
    freopen("color.out","w",stdout);
*/  int n = read();
    int m = read();
    rep(i, 2, n){
        int x = read();
        int y = read();
        int w = read();
        addEdge(x, y ,w);
    }
    fill(f, -1);
    dfs1(1, m);
    dfs2(1, m);
    printf("%lld\n", f[1][m]);
    return 0;
}
### NOIP2015 运输计划 BZOJ4326 题解分析 #### 问题背景 该问题是经典的图论优化问题之一,主要考察树结构上的路径操作以及高效的数据处理能力。题目要求在一个由 $n$ 个节点组成的无向连通树中找到最优的一条边将其改造为虫洞(通过此边不需要耗费时间),从而使得给定的 $m$ 条运输路径中的最长耗时最小化。 --- #### 解决方案概述 解决这一问题的核心在于利用 **二分答案** 和 **树上差分技术** 的组合来实现高效的计算过程。以下是具体的技术细节: 1. **二分答案**: 设当前目标是最小化的最大路径长度为 $T_{\text{max}}$。我们可以通过二分的方式逐步逼近最终的结果。每次尝试验证是否存在一种方式将某条边改为虫洞后使所有路径的最大值不超过当前设定的目标值 $mid$[^1]。 2. **路径标记与统计**: 使用树上差分的思想对每一条路径进行标记并快速统计受影响的情况。假设两点之间的最近公共祖先 (Lowest Common Ancestor, LCA) 是 $r = \text{lca}(u_i, v_i)$,则可以在三个位置分别施加影响:增加 $(u_i + 1), (v_i + 1)$ 同时减少 $(r - 2)$。这种操作能够有效覆盖整条路径的影响范围,并便于后续统一查询和判断[^1]。 3. **数据结构支持**: 结合线段树或者 BIT (Binary Indexed Tree),可以进一步加速区间修改和单点查询的操作效率。这些工具帮助我们在复杂度范围内完成大量路径的同时更新和检索需求[^2]。 4. **实际编码技巧**: 实现过程中需要注意一些边界条件和技术要点: - 正确维护 DFS 序列以便映射原树节点到连续编号序列; - 准备好辅助函数用于快速定位 LCA 节点及其对应关系; - 编码阶段应特别留意变量初始化顺序及循环终止逻辑以防潜在错误发生。 下面给出一段基于上述原理的具体 Python 实现代码作为参考: ```python from collections import defaultdict, deque class Solution: def __init__(self, n, edges): self.n = n self.graph = defaultdict(list) for u, v, w in edges: self.graph[u].append((v, w)) self.graph[v].append((u, w)) def preprocess(self): """Preprocess the tree to get dfs order and lca.""" pass def binary_search_answer(self, paths): low, high = 0, int(1e9) best_possible_time = high while low <= high: mid = (low + high) // 2 if self.check(mid, paths): # Check feasibility with current 'mid' best_possible_time = min(best_possible_time, mid) high = mid - 1 else: low = mid + 1 return best_possible_time def check(self, limit, paths): diff_array = [0]*(self.n+1) for path_start, path_end in paths: r = self.lca(path_start, path_end) # Apply difference on nodes based on their relationship. diff_array[path_start] += 1 diff_array[path_end] += 1 diff_array[r] -= 2 suffix_sum = [sum(diff_array[:i]) for i in range(len(diff_array)+1)] # Verify whether any edge can be modified within given constraints. possible_to_reduce_max = False for node in range(1, self.n+1): parent_node = self.parent[node] if suffix_sum[node]-suffix_sum[parent_node]>limit: continue elif not possible_to_reduce_max: possible_to_reduce_max=True return possible_to_reduce_max # Example usage of class methods would follow here... ``` --- #### 总结说明 综上所述,本题的关键突破点在于如何巧妙运用二分策略缩小搜索空间,再辅以恰当的树形结构遍历技术和差分手段提升整体性能表现。这种方法不仅适用于此类特定场景下的最优化求解任务,在更广泛的动态规划领域也有着广泛的应用前景[^3]。 ---
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