POJ2594 最小路径覆盖

题意:
      题意就是给你个有向无环图,问你最少放多少个机器人能把图全部遍历,机器人不能走回头路线。


思路:

     如果直接建图,跑一遍二分匹配输出n - 最大匹配数会跪,原因是这个题目和以往见到的题目不一样的,区别就在,之前很多题目给的都是全边,就是假如 a->b b->c ,那么他一定会给你一条 a->c,因为a->c也是有指向关系的,而这个题目就没有给a->c,这就需要我们自己去找到所有可达边,一遍Floyd或者深搜都行,深搜是O(n^2)的,会快一点。给你在网上找的例子。



#include<stdio.h>
#include<string.h>

#define N_node 510
#define N_edge 300000
#define INF 100000000

typedef struct
{
   int to ,next;
}STAR;

STAR E[N_edge];
int list[N_node] ,tot;
int mk_dfs[N_node] ,mk_gx[N_node];
int map[510][510];

void add(int a ,int b)
{
   E[++tot].to = b;
   E[tot].next = list[a];
   list[a] = tot;
}

int DFS_XYL(int x)
{
   for(int k = list[x] ;k ;k = E[k].next)
   {
      int to = E[k].to;
      if(mk_dfs[to]) continue;
      mk_dfs[to] = 1;
      if(mk_gx[to] == -1 || DFS_XYL(mk_gx[to]))
      {
         mk_gx[to] = x;
         return 1;
      }
   }
   return 0;
}

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

void Floyd(int n)
{
   for(int k = 1 ;k <= n ;k ++)
   for(int i = 1 ;i <= n ;i ++)
   for(int j = 1 ;j <= n ;j ++)
   map[i][j] = minn(map[i][j] ,map[i][k] + map[k][j]);
}

int main ()
{
   int n ,m ,i ,j;
   int a ,b;
   while(~scanf("%d %d" ,&n ,&m) && n + m)
   {
      for(i = 1 ;i <= n ;i ++)
      for(j = 1 ;j <= n ;j ++)
      if(i == j) map[i][j] = 0;
      else map[i][j] = INF;
      for(i = 1 ;i <= m ;i ++)
      {
         scanf("%d %d" ,&a ,&b);
         map[a][b] = 1;
      }
      Floyd(n);
      memset(list ,0 ,sizeof(list));
      tot = 1;
      for(i = 1 ;i <= n ;i ++)
      for(j = 1 ;j <= n ;j ++)
      {
         if(i == j || map[i][j] == INF) continue;
         add(i ,j);
      }
      int sum = 0;
      memset(mk_gx ,255 ,sizeof(mk_gx));
      for(i = 1 ;i <= n ;i ++)
      {
         memset(mk_dfs ,0 ,sizeof(mk_dfs));
         sum += DFS_XYL(i);
      }
      printf("%d\n" ,n - sum);
   }
   return 0;
}


### 最小路径覆盖问题及其解决方案 最小路径覆盖问题是图论中一个经典的问题,尤其在有向无环图(DAG)中有着广泛的应用。该问题的目标是找到图中尽可能少的路径,使得这些路径能够覆盖所有顶点,并且每个顶点恰好出现在一条路径中。 #### 问题定义 对于给定的有向图 $ G = (V, E) $,设 $ P $ 是 $ G $ 的一个简单路径集合。如果 $ V $ 中的每个顶点恰好在 $ P $ 的一条路径上,则称 $ P $ 是 $ G $ 的一个路径覆盖。目标是找到路径数最少的路径覆盖,即最小路径覆盖。 #### 解决方案:网络流模型 解决最小路径覆盖问题的经典方法是将其转化为最大匹配问题,进而通过网络流算法求解。 ##### DAG中的最小路径覆盖 对于有向无环图(DAG),可以通过构造二分图并求其最大匹配来解决最小路径覆盖问题。具体步骤如下: 1. **构建二分图**: - 将原图中的每个顶点 $ v $ 拆分为两个部分:$ v_{in} $ 和 $ v_{out} $。 - 左侧集合为 $ \{v_{in} | v \in V\} $,右侧集合为 $ \{v_{out} | v \in V\} $。 - 对于每条边 $ (u, v) \in E $,在二分图中添加一条从 $ u_{in} $ 到 $ v_{out} $ 的边。 2. **求最大匹配**: - 在构造的二分图中求最大匹配。最大匹配的大小记为 $ M $。 3. **计算最小路径覆盖**: - 最小路径覆盖的大小等于顶点数减去最大匹配的大小,即 $ |V| - M $ [^4]。 ##### 示例代码 以下是一个基于匈牙利算法实现的最大匹配求解代码片段,用于计算 DAG 的最小路径覆盖: ```cpp #include <cstdio> #include <cstring> using namespace std; #define N 150 int lover[N]; // 记录匹配关系 bool vis[N]; // 标记访问状态 int e[N][N]; // 邻接矩阵表示二分图 bool find(int x, int n) { for (int i = 1; i <= n; i++) { if (e[x][i] && !vis[i]) { vis[i] = true; if (!lover[i] || find(lover[i], n)) { lover[i] = x; return true; } } } return false; } int max_matching(int n) { int ans = 0; memset(lover, 0, sizeof(lover)); for (int i = 1; i <= n; i++) { memset(vis, 0, sizeof(vis)); if (find(i, n)) ans++; } return ans; } int main() { int T; scanf("%d", &T); while (T--) { int n, m; scanf("%d %d", &n, &m); memset(e, 0, sizeof(e)); for (int i = 1; i <= m; i++) { int a, b; scanf("%d %d", &a, &b); e[a][b] = 1; // 构造二分图 } int match = max_matching(n); printf("最小路径覆盖数: %d\n", n - match); } return 0; } ``` #### 可相交的最小路径覆盖 在某些情况下,路径可以相交。例如,在 POJ 2594 Treasure Exploration 问题中,允许路径在顶点上重叠。这种情况下,可以通过先对图进行传递闭包处理,再使用上述方法求解最小路径覆盖 [^3]。 #### 应用场景 - **任务调度**:将任务之间的依赖关系建模为有向图,寻找最少的任务序列以覆盖所有任务。 - **软件工程**:在模块调用图中,确定最少的测试路径覆盖所有模块。 - **交通规划**:设计最少的路线以覆盖所有地点。
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