『Graphs』Record

由于被 CSP-S 的三道图论题 ,所以决定来写这个东西。

比隔壁 wwh 的 dp 题单简单多了。

有手就行。


贪心/构造相关#

CF723E One-Way Reform#

Difficulty : 2200

Description#

给出一个 n 个点 m 条边的无向图,你需要给每条边定向,使得有尽量多的点,入度等于出度,并构造方案。 n200

Solution#

首先度数为奇数的点当然是不可能放进答案里的,所以答案的上限为 i=1n[2d(i)],即偶度点的个数。

下面考虑构造合法的解,使得每一个偶点都满足条件。

新建一个虚点,向每个度数为奇数的点连无向的虚边,把原图补全成一个每个点的度数都是偶数的无向图。这种图中必定有欧拉回路

方案就是根据回路的顺序给边标方向,然后把刚刚添加的虚边删掉。我们发现每个偶点都没有连虚边,所以它们的出度均等于入度,构造完毕。

CF1062E Company#

Difficulty : 2300

Description#

给定一颗树,有若干个询问,每个询问给出 lr,要求编号为 l~r 的点任意删去一个之后剩余点的 LCA 深度最大,输出删去点的编号和 LCA 的最大深度。

n,q105

Solution#

对于一个询问 [l,r],假设 lca(l,l+1,...,r)=u

如果删去了点 x,使得 lcau 下移到了点 v,说明 x 一定在 u 的子树内并且不在 v 的子树内。

这样顺序好像不太对,这样说吧:

如果你想让答案从 u 变成 v,那么你需要尽可能选一个不在 v 子树内的点

不难发现,取一个 [l,r]dfs 序的最小,或者取个最大,答案就这两种情况,不可能更优了。

因为如果能到 v 的话,如果 vdfs 序在中间,那你取最小和最大都行;如果 vdfs 序在两边,那总有一边是不在 v 的子树里的。

于是取 [l,r]dfs 序最小/最大然后取深度 max 即可。

复杂度 O(nlog2n)

P5631 最小mex生成树#

Description#

给定 n 个点 m 条边的无向连通图,边有边权。

设一个自然数集合 Smex 为:最小的、没有出现在 S 中的自然数。

现在你要求出一个这个图的生成树,使得其边权集合的 mex 尽可能小。

n106,m2×106

Solution#

经典线段树分治。

考虑如何判断能否让 x 成为答案,把所有权值为 x 的边删掉后,若图联通则有生成树,这样的生成树的边中一定不包含权值 x。所以这个图联通是 x 可以为答案的必要条件

显然只要 1x1 都不能成为答案,那么满足上述必要条件即为最小的 mex 值。

于是可以考虑线段树分治,当前分治区间 [l,r] 表示权值在 [l,r] 之间的边都不加进图里。使用可撤销并查集维护,优先跑左区间即可。

拓扑排序相关#

CF1100E Andrew and Taxi#

Difficulty : 2200

Description#

给定一个有向图,改变其中某些边的方向,它将成为一个有向无环图。现在求一个改变边方向的方案,使得所选边边权的最大值最小。

Solution#

一眼鉴定为二分答案。

考虑当前二分一个 x,权值小于等于 x 的边都可以反向,但是大于 x 的边都不能动。

那就先把 wi>x 的边 i 全部加进图中,如果产生了环就必定不行。

如果此时没有环,那么加进 x 的边后就必定可以构造方案使得图中无环。

因为如果有环的话,这个环必定包含若干 x 的边,把这些边中任选一条反向即可。对于若干个环我们总有反向的方案。

那考虑一条边什么时候需要反向:由于所有 >x 的边组成的图必然是 DAG,那么我们对其求出拓扑序。如果 x 的边中有 (u,v) 使得 u 的拓扑序比 v 的大,那么说明组成了环,我们将它反向即可。

时间复杂度 O((n+m)logw)

AGC027F Grafting#

Difficulty : 3544

Description#

给定两棵 n 个节点的树 A,B, 你需要对 A 执行若干次操作, 每次操作选择一个叶子节点, 删除连接这个叶子的边,并将这个叶子节点连向任意一个另外的点, 每个点只能被选择一次。

Solution#

鬼知道这是什么难度评分。

首先如果一开始 AB 相同,可以直接输出 0

否则 O(n2) 枚举一个被操作的叶子 x,和 x 接到了的 y 点,此时 x 不能再被操作,所以将其当作新树 AB 的根节点。

由于操作是作用于叶子的,所以一个非叶节点想要被操作,当且仅当其所有后辈节点都被扔出去了。反之,如果不操作一个点 u 的话,u 的祖先也不会被操作。

如果需要操作一个点 u,说明 uAB 中的父亲不同,因为你断开再连回去显然不优。如果 uAB 中的父亲不同,那么你也一定要操作这个点,所以这是充分必要的。

根据上面那个结论,可以知道每个点需不需要被操作。由于操作顺序从叶子到根,所以如果存在一个点 u,其在 A 中的父亲 faA,u 需要被操作,但是 u 不能被操作,那么就无解了。

否则把所有需要操作的 u 找出来,如果其 A 中的父亲 faA,u 需要被操作,那么 u 操作的顺序一定比 faA,u 前;如果其 B 中的父亲 faB,u 需要被操作,那么 u 操作的顺序一定在 faB,u 后。建图 O(n) 跑拓扑序即可,如果无环即有解,为需要被操作的点数加上你枚举的那个叶子 x

复杂度 O(Tn3)

AGC010E Rearranging#

Difficulty : 3887

Description#

有一个 n 个数组成的序列 ai

高桥君会把整个序列任意排列,然后青木君可以进行任意次操作,每次选择两个相邻的互质的数交换位置。

高桥君希望最终序列的字典序尽量小,而青木君希望字典序尽量大。求最终序列。

Solution#

这又是什么鬼评分。

考虑先手操作完后得到的序列为 bi,后手如何操作得到最大答案。

由于不互质的数不能交换,所以任意一对 i<j,gcd(bi,bi)=1,后手操作后相对顺序不变。

所以可以枚举每对不互质的数,编号小的往大的连边,然后用优先队列跑最大拓扑序。

再考虑先手如何操作。

容易发现相当于是再一个无向图上确定每条边的方向,使其成为一个 DAG,并且最大拓扑序最小。

贪心先从小的数开始连边即可。

复杂度 O(n2logn)

最短路相关#

USACO08JAN Telephone Lines S#

Description#

给定一个无向图 G=(V,E),边 eE 带权,求一条 1N=|V| 的路径,使得路径上第 k+1 大值最小。N103,|E|104,w106

Solution#

还是二分答案 x

新建一个图,边还是原来的边,但如果边权 x 的话,把它的边权改为 0,否则为 1,跑 1N01 最短路判断是否小于等于 k 即可。

时间复杂度还是 O((n+m)logw)

小清新。

网络流相关#

最大流\ =\ 最小割

二分图最小点覆盖\ =\ 二分图最大匹配数

一般图最小路径覆盖数\ =\ 点数\;-\;最大独立集\ =\ 点数\;-\;转换成二分图后的最大匹配数(最小割)\;

USACO05JAN Muddy Fields G#

Description#

牧场是一个 R×C 的矩形,包含泥地和草地,其中 1R,C50。约翰决定在泥泞的牧场里放置一些木板,每一块木板的宽度为 1 个单位,长度任意,每一个板必须放置在平行于牧场的泥地里。 使用最少的木板覆盖所有的泥地。一个木板可以重叠在另一个木板上,但是不能放在草地上。

Solution#

考虑如果是横着放的话,必定包含了这一行的极长泥地子段,不然必定不优。竖着放同理。

所以先预处理出对于每个泥地,被横着覆盖的木板的编号或者被竖着覆盖的木板的编号。

例如样例:

      
4 4  4 4  4 4
*.*. 1020 1040
.*** 0333 0345
***. 4440 2340
..*. 0050 0040

然后把每个泥地当作边,建二分图,左部为行,右部为列。

如果一个点为泥地,那么覆盖它的行的编号向覆盖它的列的编号连边。

答案即最小点覆盖等于最大匹配,网络流即可。由于点数最多 O(n2),边数最多 O(n2),于是时间复杂度 O(n3),然而根本跑不满。

ARC074D Lotus Leaves#

Description#

给定一个H×W的网格图,有的点可以踩,有的不能,因为有障碍。

现有一人在 S 处,向 T 移动,若此人现在在 (i,j) 上,那么下一步他可以移动到 (i,k),k[1,W](k,j),k[1,H] 上。可以跨越障碍。

问最少需要再放置多少障碍,可以使这个人无法从 S 到达 T,输出最少的数目;如果无论如何都不能使这个人无法从 ST,则输出 -1

Solution#

如果网格只是 4 联通的话,似乎就是最小割板子了(当然也有不用最小割的做法)。

然后考虑一行一列相互连通怎么做,有一个套路叫网格图转二分图。

因为我们可以将一行或一列看成联通的整体,所以建一个二分图,左边表示 1n 行,右边表示 1m 列。

  • 如果 (i,j) 为空地,说明这个点可以连接第 i 行和第 j 列,给 (li,rj) 连上边。
  • 如果 (i,j) 为障碍,说明通过这个点不能连接 li,rj,那就不连边即可。
  • 如果 (i,j) 为起点,则将源点连接 li,rj 即可。
  • 如果 (i,j) 为终点,则将 li,rj 连接到汇点即可。

两个点之间有连边时可以看作联通,那么不难看出我们要求的就是原图的最小割。

跑最大流即可。

POI2010 MOS-Bridges#

Description#

给定一个图,边有权值且正着走和逆着走有不同权值,在这个图上求一条最大边权最小的欧拉回路,从点 1 出发,要求输出方案。

第一行包括两个整数 nm,分别代表点的个数和边的个数。接下来 m 行每行包括 4 个整数 a,b,l,p,分别代表边的两个端点和正着走的权值和逆着走的权值。

如果没有符合要求的路径输出 NIE,否则输出两行。第一行一个整数表示最小的权值,第二行 m 个整数表示依次经过的边的编号。

Solution#

其实这题有两种建模方法,因为我都写了,所以两个都讲好了。

一眼二分答案,转为判定性问题:

给定含有无向边和有向边的图 G,判断是否存在欧拉回路。

首先先判掉存在 u2degu 的情况。

不能简单地根据度数判断,考虑网络流建模。

  • 方法 1

考虑到对于每条边 ei,最多给一个点会提供 1 的出度。

然后对于一个点 vi,最后它的出度一定为 degvi2

这启示我们将边和点两两匹配。那我们对于 Sei,连流量为 1 的边,表示这条边最多匹配 1 个点给出度。对于 viT,连流量为 degvi2 的边,表示这个点要匹配这么多条边给它出度。对于一条边 ei=(u,v),如果单向,不妨设 uv,那么直接 eiu1。否则 eiu,v 分别流 1,表示 ei 既可以匹配 u,也可以匹配 v

然后我们跑最大流,判断是否满流即可。最后构造方案可以在残量网络上根据是否有 eiui 建图跑欧拉回路。

  • 方法 2

先给每条无向边随意定一个方向,假定是 uv,计算此时每个点的入度 inu 和出度 outu

那么对于 inu>outu 的点,我们将 Su 连流量 inuoutu2 的边。表示它需要流入这么多流量才能使 inu=outu

同理,对于 inv<outv 的点,我们将 vT 连流量 outvinv2 的边。表示它需要流出这么多流量才能使 inv=outv

对于无向边 (u,v),我们假定了 uv。那么 vu 连一条流量为 1 的边,表示我们可以反悔。

然后同样跑最大流,判断是否满流,然后构造有向图跑欧拉回路即可。

连通性相关#

CF1137C Museums Tour#

Difficulty : 2500

Description#

一个国家有 n 个城市,通过 m 条单向道路相连。有趣的是,在这个国家,每周有 d 天,并且每个城市恰好有一个博物馆。

已知每个博物馆一周的营业情况(开门或关门)和 m 条单向道路,由于道路的设计,每条道路都需要恰好一个晚上的时间通过。你需要设计一条旅游路线,使得从首都:1 号城市开始,并且当天是本周的第一天。每天白天,如果当前城市的博物馆开着门,旅行者可以进入博物馆参观展览,否则什么也做不了,这一天的晚上,旅行者要么结束行程,要么通过一条道路前往下一个城市。当然,旅行者可以多次经过一个城市

要求让旅行者能够参观的不同博物馆数量尽量多(同一个城市的博物馆参观多次仅算一次),请你求出这个最大值。

n,m105,d50

Solution#

考虑拆点,把城市 u 拆成 (u,t)t[0,d), 表示一周的第 t 天在 u,如果 u 能到 v,那 (u,t)(v,t+1modd)(u,t) 的权值为 1 当且仅当 u 的博物馆在第 t 天开门了,否则为 0

注意到一开始从 (1,0) 出发,某条路径能够到达的所有点的权值之和的最大值即为答案,但是不可算重。

由于不能算重,我们使用 tarjan 缩点,显然如果旅行者进入了某个 scc, 那这个 scc 里面所有点的权值都可以被算到。缩完点后原图变成了一个 DAG ,于是直接跑最长路 dp 即可。

ZJOI2007 最大半连通子图#

Description#

一个有向图 G=(V,E) 的半联通子图定义为:图 G 的子图 G=(V,E)Gu,vV,s.t. uv/vu,即 u 能到 vv 能到 u

给定一张有向图 G ,求 G 中最大半联通子图,即 |V|max,的大小与个数。

Solution#

考虑 tarjan 缩点。

显然对于一个 scc,要么全部取,要么全部不取。把每个 scc 缩成点,点权为这个强连通分量的大小。

剩下来一张 DAG,我们发现最大半联通子图的大小就是 DAG 上带权最长链的大小,类似上一题最长路 dp 即可。

统计方案的话,可以在 dp 时顺便更新。

CF1361E James and the Chase#

Difficulty : 3000

Description#

给定一个有 n 个点 m 条边的有向强连通图。称一个点是好的当且仅当它到其他点都有且只有一条简单路径。如果好的点至少有 20% 则输出所有好的点,否则输出 -1

n105,m2×105

Solution#

考虑给你一个点 u,如何判断其是否是好的。

那很简单是吧,只要以 u 为根建出 dfs 树,没有横叉边或者前向边的话 u 即为好节点。

那我们就可以 O(n) 判断了。

如果我们现在知道一个点 u 是好的,我们考虑如何求出所有的好节点。

还是以 u 为根建出 dfs tree,考虑某个 v 的子树,由于整个图的强连通性, v 的子树中有连向其祖先的返祖边。我们不难发现这样的边有且仅有一条,否则 v 有两条路径可以到达 favv 的父亲节点。

那我们先把所有子树 v 内返祖到根的祖先的边的个数记下来,如果这个个数 2,排除 v 是好点的可能,否则就顺便记下每个 v 子树的那条返祖边指向的点。

假设 v 的子树这条返祖边指向了 w,那么 v 是好点,当且仅当 w 是好点。考虑证明:

  • 如果 w 是好点,那么 w 到所有点路径唯一,又由于 vw 出子树的路径是唯一的,所以 v 到所有点的简单路径是唯一的,即 v 是好点。
  • 如果 v 是好点,那么 v 到所有点路径唯一,由于 v 出子树必须要经过 w,所以 wv 子树外所有点的路径也是唯一的,然后 wv 的子树内的简单路径也是唯一的(没有前向边与横叉边),所以 w 是好点。

所以综合所有的结论:

一个点 v 是好点,当且仅当 v 的子树内有且仅有一条连向 v 的祖先的返祖边,并且这条边所连向的点是好点。

第一个条件可以考虑所有返祖边 (a,b),它对哪些 v 的子树内返向 v 祖先的边的数量的有贡献。显然这样的 v 分布在 afaa...sonb 上,这里的 sonbb 的儿子节点中靠近 a 侧的那个,树上差分即可和第二个条件一起解决。

以上前提为 dfs tree 的根节点为好点。

那我们只要找到一个好点,并将其作为根节点,我们就能在 O(n) 的范围内求解。

由于题目只要求好点数量大于等于 20% 时输出,所以我们随机取 100 个点跑 O(n) 判断。

如果好点数量不小于 20%,你判断不出来的概率为 (45)100 趋近于 0

所以随机跑 100 次之后得不到一个好点的话就直接输出 1,如果错了就是宇宙射线影响。

否则以找到的好点为根 O(n) 求答案即可。

计数相关#

AGC043C Giant Graph#

Description#

给定三个简单无向图 G1,G2,G3 ,其中每个图的点数均为 n,边数分别为 m1,m2,m3

现在根据 G1,G2,G3 构造一个新的无向图 GGn3 个点,每个点可以表示为 (x,y,z),对应 G1 中的点 xG2 中的点 yG3 中的点 z。边集的构造方式如下:

G1 中存在一条边 (u,v),则对于任意 1a,bn,在 G 中添加边 ((u,a,b),(v,a,b))

G2 中存在一条边 (u,v),则对于任意 1a,bn,在 G 中添加边 ((a,u,b),(a,v,b))

G3 中存在一条边 (u,v),则对于任意 1a,bn,在 G 中添加边 ((a,b,u),(a,b,v)).

对于 G 中的任意一个点 (x,y,z),定义其点权为 1018(x+y+z)

试求 G 的最大权独立集的大小模 998244353 的值。

2n105,1m1,m2,m3105

Solution#

由于 1018 远大于 n,我们可以贪心地选择 x+y+z 尽量大的点。于是我们将 x+y+zx+y+z(x,y,z)(x,y,z)有向边

考虑一个 dp,令 fx,y,z 表示是否选择 (x,y,z) 这个点,是则为 1,否则为 0

显然有 fx,y,z=(x,y,z)(x,y,z)[fx,y,z=0],即如果一个点的后继都不被选,我们就可以贪心地选择这个点;如果一个点地后继中有被选的,那这个点就不能被选。

这东西显然就是个博弈图。fx,y,z0 就是必胜态,1 为必败态。于是我们需要选择所有处于必败态的点的权值。

容易发现,这就相当于在三个图上,分别有一个点,为 x,y,z,每次选择 x,y,z 中的一个沿着有向边移动,不能移动的人输。三个图的 SG 值异或起来为 0 的话在原图上就是必败态了。

由于 DAGSG 值不超过 O(n),可以 O(n) 枚举两个图的 SGi,j,另一个图取 SG 值为 ij 的点即可。

CF718E Matvey's Birthday#

Difficulty : 3300

Description#

给定一个仅包含 a~h 的字符串。

有一个 n 个结点的无向图,编号为 0n1。结点 i 与结点 j 间有边相连当且仅当 |ij|=1Si=Sj

求这个无向图的直径和有多少对点间的最短距离与直径相同。

Solution#

不难发现答案 15,极限的情况大概就是 aabbcc...gghh,此时跳一步和走一步等效。

这启示我们固定点 i,统计 d(i,j)=D,j<ij 的个数,拆成 ij15 的贡献和 ij>15 的贡献。

为了方便,以下称从 ii+1i1 为「走」,在相同颜色的点之间移动为「跳」。对于既可能拥有「走」操作有可能拥有「跳」操作的移动过程,称之为「跑」。

  • i - j <= 15 的贡献

一种情况是 j 直接走到 i,步数为 ij

另一种情况是 j 先跑到一个点 k,然后 k 再跳到和它相同颜色的点 l,再由 l 跑到 i,即 jkli

为了方便,预处理出 fi,c 表示 i 跑到任意一个颜色为 c 的点的最短距离,gc1,c2 为任意两个颜色分别为 c1,c2 的点之间,c1 跑到 c2 的最短距离。由于边权相同,可以 bfs 求出。

于是 jkli 的最小步数为 minc{fj,c+fi,c+1}

两种情况取 min 即可算出 ji 的最短距离。枚举 i,枚举前 15 个数即可,复杂度 O(15n)

  • i - j > 15 的贡献

只有可能是 minc{fj,c+fi,c+1}。但是无法枚举所有的 jmin

发现 fi,c 要么是 gai,c 要么是 gai,c+1,而颜色数很少,考虑状态压缩。把每个点压成二元组 (ai,st)st8 位二进制数,第 cst(c) 表示 fi,cgai,c 或者 gai,c+1

对于相同的二元组 (x,st),映射到不同的点。但是这些点到 i 的距离都是相同的,为 minc{fi,c+1+gx,c+st(c)},可以一起统计进答案里面。复杂度降为 O(8228n),稍微剪枝就过了。

posted @   Arghariza  阅读(94)  评论(1编辑  收藏  举报
相关博文:
阅读排行:
· 分享一个免费、快速、无限量使用的满血 DeepSeek R1 模型,支持深度思考和联网搜索!
· 基于 Docker 搭建 FRP 内网穿透开源项目(很简单哒)
· ollama系列01:轻松3步本地部署deepseek,普通电脑可用
· 按钮权限的设计及实现
· 25岁的心里话
点击右上角即可分享
微信分享提示
主题色彩