HDU - 6090 - Rikka with Graph

本文探讨了一个关于图论的问题RikkawithGraph,目标是在给定节点数和边数的情况下构造一个无向图,使得图中所有点对间的距离之和最小。文章提供了详细的解题思路及实现代码。

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Rikka with Graph

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Total Submission(s): 121    Accepted Submission(s): 86


Problem Description
As we know, Rikka is poor at math. Yuta is worrying about this situation, so he gives Rikka some math tasks to practice. There is one of them:

For an undirected graph  G  with  n  nodes and  m  edges, we can define the distance between  (i,j)  ( dist(i,j) ) as the length of the shortest path between  i  and  j . The length of a path is equal to the number of the edges on it. Specially, if there are no path between  i  and  j , we make  dist(i,j)  equal to  n .

Then, we can define the weight of the graph  G  ( wG ) as  ni=1nj=1dist(i,j) .

Now, Yuta has  n  nodes, and he wants to choose no more than  m  pairs of nodes  (i,j)(ij)  and then link edges between each pair. In this way, he can get an undirected graph  G  with  n  nodes and no more than  m  edges.

Yuta wants to know the minimal value of  wG .

It is too difficult for Rikka. Can you help her?  

In the sample, Yuta can choose  (1,2),(1,4),(2,4),(2,3),(3,4) .
 

Input
The first line contains a number  t(1t10) , the number of the testcases. 

For each testcase, the first line contains two numbers  n,m(1n106,1m1012) .
 

Output
For each testcase, print a single line with a single number -- the answer.
 

Sample Input
  
1 4 5
 

Sample Output
  
14
 

Source
 

官方题解:

考虑贪心地一条一条边添加进去。

当 m≤n−1mn1 时,我们需要最小化距离为 nn 的点对数,所以肯定是连出一个大小为 m+1m+1 的联通块,剩下的点都是孤立点。在这个联通块中,为了最小化内部的距离和,肯定是连成一个菊花的形状,即一个点和剩下所有点直接相邻。

当 m>n−1m>n1 时,肯定先用最开始 n−1n1 条边连成一个菊花,这时任意两点之间距离的最大值是 22。因此剩下的每一条边唯一的作用就是将一对点的距离缩减为 11

这样我们就能知道了最终图的形状了,稍加计算就能得到答案。要注意 mm 有可能大于 n(n−1)22n(n1)

#include<iostream>
#include<string.h>
#include<stdio.h>
using namespace std;
#define LL long long
LL t,n,m;
int main()
{
    scanf("%lld",&t);
    while(t--)
    {
        scanf("%lld%lld",&n,&m);
        if(m>=n*(n-1)/2)
            printf("%lld\n",n*(n-1));//每个点到另一点都是距离为1
        else if(m>=n-1)
        {
            LL more = m - n + 1;//将所有点连通后多出的边数
            printf("%lld\n",2*((n-1)*(n-1) - more));  //2*(n-1)^2就是使用n-1条边将所有点连起来后所有两点距离之和
        }
        else
        {
            LL out = n - m - 1;//out表示未能连入图中的点的个数
            LL ans = 2*(n-out-1)*(n-out-1)+n*out*(n-out)+n*(n-1)*out;//n-out为连通的点的个数
            //ans = 连通的点之间的距离总和(双向,所以*2)+ 连通图内各点连到连通图外各点的边的总数*n(单向,从内连到外)+ 图外各点连到其余所有点的变数之和*n(单向,从图外一点出发)
            printf("%lld\n",ans);
        }
    }
    return 0;
}




内容概要:该论文探讨了一种基于粒子群优化(PSO)的STAR-RIS辅助NOMA无线通信网络优化方法。STAR-RIS作为一种新型可重构智能表面,能同时反射和传输信号,与传统仅能反射的RIS不同。结合NOMA技术,STAR-RIS可以提升覆盖范围、用户容量和频谱效率。针对STAR-RIS元素众多导致获取完整信道状态信息(CSI)开销大的问题,作者提出一种在不依赖完整CSI的情况下,联合优化功率分配、基站波束成形以及STAR-RIS的传输和反射波束成形向量的方法,以最大化总可实现速率并确保每个用户的最低速率要求。仿真结果显示,该方案优于STAR-RIS辅助的OMA系统。 适合人群:具备一定无线通信理论基础、对智能反射面技术和非正交多址接入技术感兴趣的科研人员和工程师。 使用场景及目标:①适用于希望深入了解STAR-RIS与NOMA结合的研究者;②为解决无线通信中频谱资源紧张、提高系统性能提供新的思路和技术手段;③帮助理解PSO算法在无线通信优化问题中的应用。 其他说明:文中提供了详细的Python代码实现,涵盖系统参数设置、信道建模、速率计算、目标函数定义、约束条件设定、主优化函数设计及结果可视化等环节,便于读者理解和复现实验结果。此外,文章还对比了PSO与其他优化算法(如DDPG)的区别,强调了PSO在不需要显式CSI估计方面的优势。
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