洛谷P1516 青蛙的约会 题解

题目内容

题目描述

两只青蛙在网上相识了,它们聊得很开心,于是觉得很有必要见一面。它们很高兴地发现它们住在同一条纬度线上,于是它们约定各自朝西跳,直到碰面为止。可是它们出发之前忘记了一件很重要的事情,既没有问清楚对方的特征,也没有约定见面的具体位置。不过青蛙们都是很乐观的,它们觉得只要一直朝着某个方向跳下去,总能碰到对方的。但是除非这两只青蛙在同一时间跳到同一点上,不然是永远都不可能碰面的。为了帮助这两只乐观的青蛙,你被要求写一个程序来判断这两只青蛙是否能够碰面,会在什么时候碰面。

我们把这两只青蛙分别叫做青蛙 A 和青蛙 B,并且规定纬度线上东经 0 0 0 度处为原点,由东往西为正方向,单位长度 1 1 1 米,这样我们就得到了一条首尾相接的数轴。设青蛙 A 的出发点坐标是 x x x,青蛙 B 的出发点坐标是 y y y。青蛙 A 一次能跳 m m m 米,青蛙 B 一次能跳 n n n 米,两只青蛙跳一次所花费的时间相同。纬度线总长 L L L 米。现在要你求出它们跳了几次以后才会碰面。

输入格式

输入只包括一行五个整数 x , y , m , n , L x,y,m,n,L x,y,m,n,L

输出格式

输出碰面所需要的次数,如果永远不可能碰面则输出一行一个字符串 Impossible

样例 #1

样例输入 #1

1 2 3 4 5

样例输出 #1

4

提示

对于 100 % 100\% 100% 的数据, 1 ≤ x ≠ y ≤ 2 × 1 0 9 1 \le x \ne y \le 2 \times 10^{9} 1x=y2×109 1 ≤ m , n ≤ 2 × 1 0 9 1 \le m, n \le 2 \times 10^{9} 1m,n2×109 1 ≤ L ≤ 2.1 × 1 0 9 1 \le L \le 2.1 \times 10^{9} 1L2.1×109

解题思路

本题实际上需要的是让我们求解一个同余方程:
x + k m ≡ y + k n ( m o d   L ) x + km \equiv y + kn \quad (mod ~ L) x+kmy+kn(mod L)
我们想不出直接求解同余方程的解法,但是我们可以把同余方程转化为线性方程来求解:
x + k m − y − k n = a L ( a ∈ Z ) x+km-y-kn=aL \quad (a \in \Z) x+kmykn=aL(aZ)
使用乘法分配律的逆定理得到:
x − y + k ( m − n ) = a L x-y+k(m-n)=aL xy+k(mn)=aL
移项之后得到:
x − y = a L + k ( n − m ) x-y=aL+k(n-m) xy=aL+k(nm)
这里为了更直观地观察,我们令 S ← x − y , T ← n − m S\leftarrow x-y,T\leftarrow n-m Sxy,Tnm 。再交换一下等式的左右两边,于是就有:
a L + k T = S aL + kT=S aL+kT=S
其中 L , T , S L,T,S L,T,S 为定值,满足求二元一次不定方程的算法要求。

题目要求的是求出满足条件的最小正整数 k k k 的值,若不存在则输出 Impossible 。对有解或无解的判断,只需要使用裴蜀定理即可,即 a x + b y = z ax + by= z ax+by=z 有解当且仅当 gcd ⁡ ( a , b ) ∣ z \gcd(a,b) | z gcd(a,b)z

如果存在解,只需要使用解线性不定方程的模板求出最小解即可。如果不太了解的同学可以看一看这篇文章

另外,如果 T T T 为负数需要特殊处理。具体请看代码。

代码

代码很丑,请见谅。

#include<cstdio>
#define f_inline inline __attribute__((always_inline))
using namespace std;
using UL=unsigned long;//用于存储非负整数
using ULL=unsigned long long;//用于存储大型非负整数
using LL=long long;//用于存储大型带符号整数
f_inline char gc()//快速读入一个字符
{
#define MAXN 100000
    static char buf[MAXN],*l,*r;
    return (l==r)&&(r=(l=buf)+fread(buf,1,MAXN,stdin),l==r)?EOF:*l++;
#undef MAXN
}
f_inline UL read()//快速读入一个非负整数
{
    register char ch(gc());
    register UL x(0);
    while(ch<'0'||ch>'9')
        ch=gc();
    while(ch>='0'&&ch<='9')
        x=(x<<1)+(x<<3)+(ch^48),
        ch=gc();
    return x;
}
void print(register const ULL x)//快速输出一个ULL型整数
{
    if(x>9)
        print(x/10);
    putchar(x%10|48);
}
UL exgcd(register const UL a,register const UL b,register LL &x,register LL &y)//扩展欧几里得算法求解线性不定方程
{
    if(!b)
    {
        x=1,
        y=0;
        return a;
    }
    register const UL d(exgcd(b,a%b,y,x));
    y-=x*static_cast<LL>(a/b);
    return d;
}
int main()
{
    //freopen("../stdin","r",stdin);
    register LL k,a;
    register const UL x(read()),y(read()),m(read()),n(read()),L(read());
    register int S(x-y),T(n-m);//文章中描述的S和T
    if(T<0)//如果T小于零,那么等式两边同时乘以-1,得到(-a)L+k*(-T)=—S,此时求解出的a是原本a的相反数,但是不对答案产生影响,所以不用特殊处理
        S=-S,
        T=-T;
    register const UL d(exgcd(T,L,k,a));
    if(S%d)//如果S不是d的倍数,根据裴蜀定理,该方程无解
    {
        fputs("Impossible",stdout);
    }
    else//否则有解,输出最小解
    {
        register const UL t(L/d);//将aL+kT=gcd(L,T)的解转换为aL+kT=S的解
        k*=S/static_cast<int>(d),
        print((k%static_cast<LL>(t)+t)%t);//输出答案
    }
    return 0;
}
<think>好的,我现在需要帮用户解决P1656炸铁路的问题。用户想要题解、代码、解析和思路。首先,我应该回顾一下题目内容。根据引用[2],题目可能涉及铁路被炸的情况,用户提供的示例代码中有结构体存储铁路的起点、终点和状态,可能是在处理图的连通性问题。 用户提供的引用[2]中有一段代码,看起来像是在处理输入的铁路数据,每条铁路初始状态为未被炸(w=1)。这可能意味着问题需要找出关键边,也就是炸掉后会影响图的连通性的边。这类问题通常可以通过Tarjan算法求桥来解决,因为桥是图中的边,移除后会导致图不再连通。 接下来,我需要确认P1656的具体要求。根据常见的算法题,炸铁路很可能就是寻找无向图中的所有桥。桥的定义是,如果删除这条边,图会被分成两个或多个连通块。Tarjan算法可以在O(V+E)的时间内找到所有桥,这应该是解题的关键。 然后,我需要考虑如何构建图结构。通常,使用邻接表来存储图,每个节点有一个列表记录其连接的边。在实现Tarjan算法时,需要记录每个节点的发现时间和low值,用于判断是否为桥。 接下来,代码实现部分需要包括以下步骤: 1. 读取输入,构建邻接表。 2. 使用Tarjan算法遍历所有节点,找出所有桥。 3. 将找到的桥按题目要求的顺序输出,通常是按端点升序排列,如果端点相同则按另一端升序。 在引用[3]中提到拓扑排序用于车站分级问题,但这里的问题不同,可能需要不同的方法。因此,引用[3]和[1]可能不适用,但引用[2]中的代码结构可能帮助理解输入处理。 用户可能需要详细的步骤解释,比如如何应用Tarjan算法,如何处理输入输出,以及如何排序结果。此外,需要确保代码正确,符合题目的要求,比如边的输出顺序。 最后,验证思路是否正确。例如,Tarjan算法确实用于找桥,而题目要求找出所有这样的边,因此这个方法是合适的。然后,编写代码时需要注意无向图的处理,避免重复访问同一条边,通常通过记录父节点来实现。 总结思路:使用Tarjan算法寻找无向图中的所有桥,并按规则排序输出。</think>### P1656 炸铁路 题解 #### 题目分析 题目要求找到所有「关键铁路」,即删除该铁路后会导致图的连通性被破坏的边。这类问题对应图论中的**桥(割边)**问题,可以通过**Tarjan算法**高效解决[^5]。 #### 算法思路 1. **桥的定义**:无向图中若删除边 $(u,v)$ 后图不再连通,则该边为桥。 2. **Tarjan算法**:通过DFS遍历图,记录每个顶点的访问顺序(`dfn`)和能回溯到的最早祖先(`low`)。若对于边 $(u,v)$,满足 `low[v] > dfn[u]`,则说明 $(u,v)$ 是桥[^5]。 #### 代码实现 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <cstring> using namespace std; const int MAXN = 155; vector<int> graph[MAXN]; vector<pair<int, int>> bridges; int dfn[MAXN], low[MAXN], parent[MAXN]; int timer = 0; void tarjan(int u) { dfn[u] = low[u] = ++timer; for (int v : graph[u]) { if (!dfn[v]) { parent[v] = u; tarjan(v); low[u] = min(low[u], low[v]); if (low[v] > dfn[u]) { // 找到桥 bridges.push_back({min(u, v), max(u, v)}); } } else if (v != parent[u]) { low[u] = min(low[u], dfn[v]); } } } int main() { int n, m; cin >> n >> m; for (int i = 0; i < m; ++i) { int u, v; cin >> u >> v; graph[u].push_back(v); graph[v].push_back(u); } for (int i = 1; i <= n; ++i) { if (!dfn[i]) { tarjan(i); } } sort(bridges.begin(), bridges.end()); for (auto &bridge : bridges) { cout << bridge.first << " " << bridge.second << endl; } return 0; } ``` #### 代码解析 1. **输入处理**:构建无向图的邻接表。 2. **Tarjan核心**:DFS遍历时维护`dfn`和`low`数组,判断桥的条件。 3. **结果排序**:将桥按字典序排序后输出,满足题目要求[^2]。 #### 复杂度分析 - 时间复杂度:$O(N + M)$,其中 $N$ 为顶点数,$M$ 为边数。 - 空间复杂度:$O(N + M)$,用于存储图结构和中间数据。
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