P3037 [USACO11DEC] Simplifying the Farm G

Description

给定一张 nnnmmm 边的无向图,求它的最小生成树,以及最小生成树的数量(模 109+710^9+7109+7)。具有相同权值的边最多 333 条。

Analysis

第一问就是 kruskal 板子。
接下来是最关键的第二问,首先我们考虑一下,假如有相同的边权,并且可以作为最小生成树的一条边,那么我们就让数量加一,每次只需要依次遍历相同边权的边即可。

由于具有相同权值的边最多 333 条,我们可以分类讨论。
对于每种权值的边,我们需要知道:总共的条数,MST 中用到的条数,以及哪些边等价。

在处理等价边的问题时,为了方便,我们可以将所有该权值的边加入 set 中,利用 set 的去重功能,就可以得到不等价边的数量。

这里需要注意:

  • 边的两端顶点 u,vu,vu,vpair 中的先后顺序不重要,这里我们按 u≤vu \le vuv 的原则去存放;
  • 由于 kruskal 的实现机制,需要放的应该是并查集中 u,vu,vu,v 各自的集合编号。

接下来就是分类讨论:
如果当前权值的边中,MST 只用了一条,那么每一条都满足要求,方案数乘上相同边权的个数。

如果 MST 用了两条,且相同边权的边有三条,那么有以下情况:

  • 如果没有等价的边,那么就有 (32)=3{3 \choose 2}=3(23)=3 种挑法。
  • 如果有两条等价的边,那么只有 222 种挑法。

根据乘法原理,每一种权值的挑法数之积就是答案。

Code

// Problem: P3037 [USACO11DEC] Simplifying the Farm G
// Contest: Luogu
// URL: https://www.luogu.com.cn/problem/P3037
// Memory Limit: 125 MB
// Time Limit: 1000 ms
// 
// Powered by CP Editor (https://cpeditor.org)

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

using i64 = long long;
using PII = pair<int, int>;

template <int MOD>
struct modint {
    int val;
    static int norm(const int& x) { return x < 0 ? x + MOD : x; }
    modint inv() const {
        int a = val, b = MOD, u = 1, v = 0, t;
        while (b > 0) t = a / b, swap(a -= t * b, b), swap(u -= t * v, v);
        return modint(u);
    }
    modint() : val(0) {}
    // modint(const int& m) : val(norm(m % MOD)) {}
    modint(const long long& m) : val(norm(m % MOD)) {}
    modint operator-() const { return modint(norm(-val)); }
    bool operator==(const modint& o) { return val == o.val; }
    bool operator!=(const modint &o) { return val != o.val; }
    bool operator<(const modint& o) { return val < o.val; }
    modint& operator+=(const modint& o) { return val = (1ll * val + o.val) % MOD, *this; }
    modint& operator-=(const modint& o) { return val = norm(1ll * val - o.val), *this; }
    modint& operator*=(const modint& o) { return val = static_cast<int>(1ll * val * o.val % MOD), *this; }
    modint& operator/=(const modint& o) { return *this *= o.inv(); }
    modint& operator^=(const modint& o) { return val ^= o.val, *this; }
    modint& operator>>=(const modint& o) { return val >>= o.val, *this; }
    modint& operator<<=(const modint& o) { return val <<= o.val, *this; }
    modint operator-(const modint& o) const { return modint(*this) -= o; }
    modint operator+(const modint& o) const { return modint(*this) += o; }
    modint operator*(const modint& o) const { return modint(*this) *= o; }
    modint operator/(const modint& o) const { return modint(*this) /= o; }
    modint operator^(const modint& o) const { return modint(*this) ^= o; }
    modint operator>>(const modint& o) const { return modint(*this) >>= o; }
    modint operator<<(const modint& o) const { return modint(*this) <<= o; }
    friend std::istream& operator>>(std::istream& is, modint& a) {
        long long v;
        return is >> v, a.val = norm(v % MOD), is;
    }
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const modint& a) { return os << a.val; }
    friend std::string tostring(const modint& a) { return std::to_string(a.val); }
    template <class T>
    friend modint qpow(const modint& a, const T& b) {
        modint x = a, res = 1;
        for (T p = b; p; x *= x, p >>= 1)
            if (p & 1) res *= x;
        return res;
    }
};

using Z = modint<1000000007>;

struct Edge{
	int u, v, w;
	bool operator<(const Edge &rhs) const{
		return w < rhs.w;
	}
};

struct dsu{
	vector<int> fa, siz;
	
	dsu() {}
	dsu(int n){
		fa.resize(n);
		siz.assign(n, 1);
		iota(fa.begin(), fa.end(), 0);
	}
	
	int find(int x){
		while(x != fa[x]) x = fa[x] = fa[fa[x]];
		return x;
	}
	
	bool same(int x, int y){
		return find(x) == find(y);
	}
	
	bool unite(int x, int y){
		x = find(x); y = find(y);
		if(x == y) return false;
		siz[x] += siz[y];
		fa[y] = x;
		return true;
	}
	
	int size(int x){
		return siz[find(x)];
	}
};

signed main() {
	ios::sync_with_stdio(0);
	cin.tie(0), cout.tie(0);
	
	int n, m;
	cin >> n >> m;
	
	vector<Edge> edges(m);
	for(auto &edge: edges){
		cin >> edge.u >> edge.v >> edge.w;
		edge.u--, edge.v--;
	}
	
	dsu d(n);
	sort(edges.begin(), edges.end());
	
	int ans = 0;
	Z sum = 1;
	
	for(int i = 0; i < m;){
		int cnt = 0;
		set<PII> s;
		
		int j;
		for(j = i; j < m && edges[i].w == edges[j].w; j++){
			int pu = d.find(edges[j].u), pv = d.find(edges[j].v);
			if(pu > pv) swap(pu, pv);
			if(pu != pv){
				cnt++;
				s.emplace(pu, pv);
			}
		}
		
		int num = 0;
		for(; i < j; i++){
			if(d.unite(edges[i].u, edges[i].v)) num++;
		}
		
		if(i) ans += edges[i - 1].w * num;
		if(num == 1) sum *= cnt;
		if(num == 2){
			if(cnt == 3 && s.size() == 2) sum *= 2;
			if(cnt == 3 && s.size() == 3) sum *= 3;
		}
	}
	cout << ans << ' ' << sum << endl;
	return 0;
}
### Feeding the Cows B 问题解析 在《USACO 2022年12月比赛》的 Silver 组第二题中,题目要求解决一个关于奶牛喂养的问题。具体描述如下: 输入包括一个长度为 $ n $ 的字符串,表示一排奶牛,其中每个字符为 'C' 或 'W',分别表示该位置有一头奶牛或是一片草地。目标是通过最少的操作次数,使得每头奶牛('C')都能在其左侧或右侧至少有一个相邻的草地('W'),以便能够被喂养。每次操作可以将一个 'C' 变成 'W' 或者将一个 'W' 变成 'C'。 输出为最小的操作次数,若无法满足条件则输出 -1。 #### 问题分析 1. **问题条件**: - 每个奶牛必须在其左右至少有一个相邻的草地。 - 每次操作可以修改一个字符('C' <-> 'W')。 - 需要找出最小操作次数。 2. **贪心策略**: - 从左到右遍历字符串,当遇到一个奶牛('C')时,检查其右侧是否有一个草地('W'),如果存在,将该草地变为奶牛的“喂养点”。 - 如果右侧没有草地,则需要修改当前奶牛或其右侧的某个字符以满足条件。 3. **实现逻辑**: - 遍历字符串,维护一个指针,标记当前可以使用的草地位置。 - 如果当前字符是 'C',且其右侧没有可用草地,则需要修改一个字符。 - 记录每次操作,并确保最终所有奶牛都能被喂养。 #### 示例代码实现 ```cpp #include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { int n; string s; cin >> n >> s; int operations = 0; int lastGrass = -1; for (int i = 0; i < n; ++i) { if (s[i] == 'C') { if (lastGrass == -1 || lastGrass < i - 1) { // Check if there is a grass to the right bool found = false; for (int j = i + 1; j < n; ++j) { if (s[j] == 'W') { lastGrass = j; found = true; break; } } if (!found) { cout << -1 << endl; return 0; } } lastGrass = i + 1; // Mark the next available grass position continue; } else if (s[i] == 'W') { lastGrass = i; } } cout << operations << endl; return 0; } ``` #### 时间复杂度 - 该算法的时间复杂度为 $ O(n) $,因为每个字符最多被访问两次(一次遍历,一次查找草地)。 #### 空间复杂度 - 空间复杂度为 $ O(1) $,仅使用了常量级的额外空间。 #### 注意事项 - 需要处理边界情况,例如字符串末尾没有草地。 - 如果无法满足条件(即存在无法喂养的奶牛),应输出 -1。 --- ###
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