食物链 POJ - 1182

针对POJ-1182食物链问题,采用向量思维和路径压缩算法,实现高效判断给定描述中的矛盾陈述数量。

题目链接:http://poj.org/problem?id=1182

食物链 POJ - 1182

动物王国中有三类动物A,B,C,这三类动物的食物链构成了有趣的环形。A吃B, B吃C,C吃A。
现有N个动物,以1-N编号。每个动物都是A,B,C中的一种,但是我们并不知道它到底是哪一种。
有人用两种说法对这N个动物所构成的食物链关系进行描述:
第一种说法是"1 X Y",表示X和Y是同类。
第二种说法是"2 X Y",表示X吃Y。
此人对N个动物,用上述两种说法,一句接一句地说出K句话,这K句话有的是真的,有的是假的。当一句话满足下列三条之一时,这句话就是假话,否则就是真话。
1) 当前的话与前面的某些真的话冲突,就是假话;
2) 当前的话中X或Y比N大,就是假话;
3) 当前的话表示X吃X,就是假话。
你的任务是根据给定的N(1 <= N <= 50,000)和K句话(0 <= K <= 100,000),输出假话的总数。

Input

第一行是两个整数N和K,以一个空格分隔。
以下K行每行是三个正整数 D,X,Y,两数之间用一个空格隔开,其中D表示说法的种类。
若D=1,则表示X和Y是同类。
若D=2,则表示X吃Y。

Output

只有一个整数,表示假话的数目。

Sample Input

100 7
1 101 1 
2 1 2
2 2 3 
2 3 3 
1 1 3 
2 3 1 
1 5 5

Sample Output

3

/*转载地址:https://blog.youkuaiyun.com/niushuai666/article/details/6981689,这里面,我 用向量角度去看,十分容易,相信没有比这个地址更简单的了,至于我下面的代码,那是看了以后的体会

/*解题关键,利用向量解决个动物之间关系*/
#include<stdio.h>
#define max 50010
typedef struct
{
	int pre;
	int relation;
}node;
node p[max];

int find(int x)//砍树,变成至多2层的树,简称路径压缩
{
	int temp;
	if(x==p[x].pre)
		return x;
	temp=p[x].pre;
	p[x].pre=find(temp);
	p[x].relation=(p[x].relation+p[temp].relation)%3;//root->x=root->pre+pre->x,由于压缩,
	                                                 //树会成2层,加上合并树的时,接在根上
	                                                 //注定不会超过3层,故此有了向量思维模式
	return p[x].pre;//root
}

int main()
{
	int n,k,num=0,i;
	scanf("%d%d",&n,&k);
	for(i=1;i<=n;i++)
	{
		p[i].pre=i; 
		p[i].relation=0;//0同类,1 root吃孩子, 2  孩子吃 root
	}
	for(i=1;i<=k;i++)
	{
		int d,x,y;
		scanf("%d%d%d",&d,&x,&y);
		if(x>n||y>n||((x==y)&&d==2))
		{
			num++;
			continue;
		}
		int rootx=find(x),rooty=find(y);//经过find后,深度为2,此为下面成立的条件
		if(rootx!=rooty)
		{
			p[rooty].pre=rootx;
			p[rooty].relation=(p[x].relation+d-1+3-p[y].relation)%3;
			//rootx->rooty=rootx->x+x->y+y->rooty,
			
		}
		else//相同祖先
		{
				if((3-p[x].relation+p[y].relation)%3!=d-1)//x->y=x->root+root->y
				{
					num++;
					continue;
				}
		}
	}
	printf("%d\n",num);
	return 0;
}

			  




### 并查集算法的时间复杂度分析 并查集是一种高效的用于处理集合合并与查询的算法。在POJ 1182 食物链问题中,使用了并查集来判断动物之间的关系,并且通过路径压缩和按秩合并等优化手段,可以极大地提高算法的效率。 #### 路径压缩的影响 路径压缩是并查集中一种重要的优化技术,它能够将查找过程中经过的所有节点直接连接到根节点上。这种操作使得后续查找的时间复杂度接近于常数[^1]。具体来说,路径压缩后的查找操作时间复杂度可以用阿克曼函数的反函数 \( \alpha(n) \) 来表示,其中 \( n \) 是集合中的元素个数。阿克曼函数的增长速度极慢,因此 \( \alpha(n) \) 在实际应用中几乎可以视为常数。 ```python def Find(x): if x != par[x]: par[x] = Find(par[x]) # 路径压缩 return par[x] ``` #### 按秩合并的作用 按秩合并是一种优化策略,它通过将较小的树合并到较大的树上来减少树的高度。这种方法结合路径压缩后,可以进一步降低操作的时间复杂度[^2]。在实际实现中,可以通过维护一个数组 `rank` 来记录每个集合的深度,并在合并时选择深度较小的树挂接到深度较大的树上。 ```python def Union(x, y): rootX = Find(x) rootY = Find(y) if rootX != rootY: if rank[rootX] > rank[rootY]: par[rootY] = rootX elif rank[rootX] < rank[rootY]: par[rootX] = rootY else: par[rootY] = rootX rank[rootX] += 1 ``` #### 时间复杂度总结 对于 POJ 1182 食物链问题,假设总共有 \( n \) 个动物和 \( m \) 条关系,则初始化并查集的时间复杂度为 \( O(n) \),每次查找或合并操作的时间复杂度为 \( O(\alpha(n)) \)[^2]。由于 \( \alpha(n) \) 的增长极其缓慢,在实际情况下可以认为其为常数。因此,整个算法的时间复杂度主要由关系数量 \( m \) 决定,最终的时间复杂度为 \( O(m \cdot \alpha(n)) \)[^1]。 ### 代码示例 以下是一个完整的并查集实现,适用于 POJ 1182 食物链问题: ```python class UnionFind: def __init__(self, n): self.par = list(range(3 * n)) self.rank = [0] * (3 * n) def Find(self, x): if self.par[x] != x: self.par[x] = self.Find(self.par[x]) return self.par[x] def Union(self, x, y): rootX = self.Find(x) rootY = self.Find(y) if rootX != rootY: if self.rank[rootX] > self.rank[rootY]: self.par[rootY] = rootX elif self.rank[rootX] < self.rank[rootY]: self.par[rootX] = rootY else: self.par[rootY] = rootX self.rank[rootX] += 1 def Same(self, x, y): return self.Find(x) == self.Find(y) ```
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