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📂学习笔记

🔖基环树

2023-09-21 20:13阅读: 129评论: 0推荐: 0

【学习笔记】(28) 基环树

首先，严格地讲，基环树不是树，它是一张有 $n$ 个节点、 $n$ 条边的图。

介绍

无向图上的基环树

有向图上的基环树

内向树

出度为 1

外向树

入度为 1

流程

找到唯一的环；
对环之外的部分按照若干棵树处理；
考虑与环一起计算。

找环

从任意一点开始搜索；
每次拓展到的点涂为灰色，回溯的点涂为黑色；
重复第一、二步，直到通过一条未经过过的边拓展到一个灰色节点；
将拓展到的灰色节点涂为红色，函数返回 true；
将经过的回溯时经过的节点涂为橙色，函数返回 true；
重复第 5 步，直到回溯到被涂为红色的节点，函数返回 false，算法结束。

 bool get_ring(int x, int ff){
    if (v[x] == 1){
        v[x] = 2, v2[x] = 1, rin[++ tot] = x;
        return true;
    }
    v[x] = 1; int opt = 0;
    for (int i = hd[x]; i;i = e[i].nxt){
        if(v_e[i]) continue; v_e[i] = v_e[i ^ 1] = true;
        int y = e[i].to;
        if(get_ring(y, x)){
            pre_e[y] = i;
            if (v[x] != 2){
                rin[++ tot] = x, v2[x] = 1;
                return true;
            }
            else return false;
        }
    }
    return false;
}

对于基环树森林，我们可以用如下几种方法来操作:

在环上节点递归前，用另一个 dfs 遍历该节点能到达的所有节点，并标记。
在对去掉环之后的若干棵子树进行处理时进行另一种标记 v2[]，判断是否是一棵新的基环树的依据为 v2[] 是否被标记。
建图时使用并查集。

找环之后的操作就要视题目而定了，不过一般是一个树形DP（子树不考虑环）加一个线性DP+单调队列优化（在环上，断环为链，复制一遍）

例题

Ⅰ. P2607 [ZJOI2008] 骑士

对于环上的每条边，将它断掉，成为一棵树后，直接没有上司的舞会 DP, 注意有两种情况，不选 $u 1$ 和不选 $u 2$ 。

 #include<bits/stdc++.h>
#define N 1000005
#define LL long long
using namespace std;
inline int read(){
	int x=0,f=1;char ch=getchar();
	while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-f;ch=getchar();}
	while(ch>='0'&&ch<='9'){x=(x<<1)+(x<<3)+(ch^48);ch=getchar();}
	return x*f;
}
int x1,tot,n;
int Head[N],to[N<<1],Next[N<<1],val[N],a[N];
bool vis[N];
LL f[N][2],ans;
void add(int u,int v){to[++tot]=v,Next[tot]=Head[u],Head[u]=tot;}
void dfs(int x){
	vis[x]=1,f[x][0]=0,f[x][1]=val[x];
	for(int i=Head[x];i;i=Next[i]){
		int y=to[i];
		if(y==x1) continue;
		dfs(y);
		f[x][1]+=f[y][0];
		f[x][0]+=max(f[y][1],f[y][0]);
	}
}
signed main(){
	n=read();
	for(int i=1;i<=n;i++){
		val[i]=read();
		int v=read();add(v,i),a[i]=v;
	} 
	for(int i=1;i<=n;i++){
		if(vis[i]) continue;
		x1=i;
		while(!vis[a[x1]]){vis[x1]=1,x1=a[x1];}
		dfs(x1);
		LL res=f[x1][0];
		x1=a[x1];
		dfs(x1);
		res=max(res,f[x1][0]);
		ans+=res;
	}
	printf("%lld\n",ans);
	return 0;
}

Ⅱ. P1399 [NOI2013] 快餐店

由于这整张图是一个基环树，我们可以考虑每次破掉环上的一条边使它变成一颗树，然后求出直径，最后统计所有的直径中最短的那个作为答案即可。

这个直径完全在环上某一点所在的子树中。
这个直径从环上某一点所在子树出发，到达该点后在环上走过一些边到达另一个点，进入该点所在子树并且结束。

第一种情况直接统计环上点的子树即可。

第二种情况我们引入一些数组。

树的最大深度。所以我们预先处理环上所有点所在子树的最大深度记为dis_i。

然后我们定义四个数组， $A, B, C, D$ 。记环上点数为 $r c n t$ ，环上点离1号点的距离为 $p r e_{i}$ ,离 $r c n t$ 号点的距离为 $s u b_{i}$ 则

$A_{i}$ 表示环上 $1 \leq x \leq i$ 时 $d i s_{x} + p r e_{x}$ 的最大值
$B_{i}$ 表示环上 $1 \leq x \leq y \leq i$ 中 $d i s_{x} + d i s_{y} - p r e_{x} + p r e_{y}$ 的最大值
$C_{i}$ 表示环上 $i \leq x \leq r c n t$ 中 $d i s_{x} + s u b_{x}$ 的最大值
$D_{i}$ 表示环上 $i \leq x \leq y \leq r c n t$ 中 $d i s_{x} + d i s_{y} + s u b_{x} - s u b_{y}$ 的最大值

我们可以将环上的点 $i$ 与 $i + 1$ 断开，此时的直径为 $m a x (A_{i} + C_{i + 1} + t m p, B_{i}, D_{i + 1})$

$t m p$ 为 $1$ 到 $r c n t$ 的点之间的距离。

 #include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int N = 4e5 + 67;
int read(){
	int x = 0, f = 1; char ch = getchar();
	while(ch < '0' || ch > '9'){if(ch == '-') f = -f; ch = getchar();}
	while(ch >= '0' && ch <= '9'){x = (x << 1) + (x << 3) + (ch ^ 48); ch = getchar();}
	return x * f;
}
 
bool _u;
 
int n, tot = 1, rcnt;
int hd[N], v[N], v2[N], rdis[N], rin[N];
bool v_e[N << 1];
ll ans;
ll A[N], B[N], C[N], D[N], dis[N];
// A 前缀 + 子树最大深度
// B 前缀中两个子树的最大深度 + 两点距离
// C 后缀 + 子树最大深度
// D 后缀中两个子树的最大深度 + 两点距离 
struct Edge{
	int to, nxt, w;
	void add(int u, int v, int ww){
		to = v, nxt = hd[u], hd[u] = tot, w = ww;
	}
}e[N << 1];
 
bool get_ring(int x){
    if (v[x] == 1){
        v[x] = 2, v2[x] = 1, rin[++ rcnt] = x;
        return true;
    }
    v[x] = 1; int opt = 0;
    for (int i = hd[x]; i;i = e[i].nxt){
        if(v_e[i]) continue; v_e[i] = v_e[i ^ 1] = true;
        int y = e[i].to;
        if(get_ring(y)){
            if (v[x] != 2){
                rdis[rcnt] = e[i].w;
                rin[++ rcnt] = x, v2[x] = 1, v[x] = 2;
                return true;
            }
            else return rdis[rcnt] = e[i].w, false;
        }
    }
    return false;
}
 
void dfs(int x, int fa){
	for(int i = hd[x]; i; i = e[i].nxt){
		int y = e[i].to; if(y == fa || v[y] == 2) continue;
		dfs(y, x);
		ans = max(ans, dis[x] + dis[y] + e[i].w); //子树内直径 
		dis[x] = max(dis[x], dis[y] + e[i].w);
	}
}
 
bool _v;
 
int main(){
	cerr << abs(&_u - &_v) / 1048576.0 << "MB\n";
	
	n = read();
	for(int i = 1; i <= n; ++i){
		int u = read(), v = read(), w = read();
		e[++tot].add(u, v, w), e[++tot].add(v, u, w);
	}
	get_ring(1);
	for(int i = 1; i <= rcnt; ++i) dfs(rin[i], 0);
	ll sum = 0, maxn = 0;
	for(int i = 1; i <= rcnt; ++i){
		sum += rdis[i - 1];
		A[i] = max(A[i - 1], dis[rin[i]] + sum);
		B[i] = max(B[i - 1], sum + maxn + dis[rin[i]]);
		maxn = max(dis[rin[i]] - sum, maxn);
	}
	sum = maxn = 0;
	int tmp = rdis[rcnt]; rdis[rcnt] = 0;
	for(int i = rcnt; i; --i){
		sum += rdis[i];
		C[i] = max(C[i + 1], dis[rin[i]] + sum);
		D[i] = max(D[i + 1], sum + maxn + dis[rin[i]]);
		maxn = max(dis[rin[i]] - sum, maxn);
	}
	ll ans2 = B[rcnt];
	for(int i = 1; i < rcnt; ++i)
		ans2 = min(max(max(B[i], D[i + 1]), A[i] + C[i + 1] + tmp), ans2);
	printf("%lld\n", max(ans, ans2));
	return 0;
}

Ⅲ.AT_arc079_d [ARC079F] Namori Grundy

题意:有一个弱联通的有向图，含有 $n$ 个结点和 $n$ 条边。试问是否存在方案，赋给每个结点一个自然数权值 $v a l_{i}$ ，满足对于所有结点 $u, v a l_{u} = m e x {v a l_{v} | (u, v) \in E}$ 。一个集合的 $m e x$ 是没有在这个集合中出现的最小自然数。

对于树上的点，显然可以直接做，对于环上的，分类讨论：
$(u, v)$ 为环上的一条边。

$v a l_{u} = v a l_{v}$ ， $v a l_{u} = v a l_{u} + 1$ 。
$v a l_{u} \neq v a l_{v}$ , 不用操作。

发现无解的情况只有环上的 $v a l$ 均相等，且环的个数为奇数。

 #include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int N = 2e5 + 67;
int read(){
	int x = 0, f = 1; char ch = getchar();
	while(ch < '0' || ch > '9'){if(ch == '-') f = -f; ch = getchar();}
	while(ch >= '0' && ch <= '9'){x = (x << 1) + (x << 3) + (ch ^ 48); ch = getchar();}
	return x * f;
}
 
bool _u;
 
int n, tot, cnt;
int fa[N], hd[N], jud[N], val[N];
bool vis[N], cir[N];
struct Edge{
	int to, nxt;
}e[N << 1];
 
void add(int u, int v){e[++tot].to = v, e[tot].nxt = hd[u], hd[u] = tot;}
 
void dfs(int x){
	for(int i = hd[x]; i; i = e[i].nxt){
		int y = e[i].to; if(!cir[y]) dfs(y);
	}
	for(int i = hd[x]; i; i = e[i].nxt){
		int y = e[i].to; if(!cir[y]) jud[val[y]] = 1;
	}
	for(; jud[val[x]]; ++val[x]) ;
	for(int i = hd[x]; i; i = e[i].nxt){
		int y = e[i].to; if(!cir[y]) jud[val[y]] = 0; 
	}
}
 
bool _v;
 
int main(){
	cerr << abs(&_u - &_v) / 1048576.0 << "MB\n";
	
	n = read();
	for(int i = 1; i <= n; ++i) fa[i] = read(), add(fa[i], i);
	int p = 1;
	for(; !vis[p]; p = fa[p]) vis[p] = 1;
	for(; !cir[p]; p = fa[p]) cir[p] = 1;
	int maxn = -1, minn = 1e9;
	for(int i = 1; i <= n; ++i)
		if(cir[i]){
			++cnt; dfs(i);
			maxn = max(maxn, val[i]), minn = min(minn, val[i]);
		}
	if(minn == maxn && cnt & 1) printf("IMPOSSIBLE\n");
	else printf("POSSIBLE\n");
	return 0;
}

参考: https://www.cnblogs.com/Dfkuaid-210/p/14696378.html

上一篇【学习笔记】(27) 整体 DP

下一篇【学习笔记】(29) 笛卡尔树

本文作者：南风未起

本文链接：https://www.cnblogs.com/jiangchen4122/p/17716010.html

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	bool get_ring(int x, int ff){
	if (v[x] == 1){
	v[x] = 2, v2[x] = 1, rin[++ tot] = x;
	return true;
	}
	v[x] = 1; int opt = 0;
	for (int i = hd[x]; i;i = e[i].nxt){
	if(v_e[i]) continue; v_e[i] = v_e[i ^ 1] = true;
	int y = e[i].to;
	if(get_ring(y, x)){
	pre_e[y] = i;
	if (v[x] != 2){
	rin[++ tot] = x, v2[x] = 1;
	return true;
	}
	else return false;
	}
	}
	return false;
	}

	#include<bits/stdc++.h>
	#define N 1000005
	#define LL long long
	using namespace std;
	inline int read(){
	int x=0,f=1;char ch=getchar();
	while(ch<'0'\|\|ch>'9'){if(ch=='-')f=-f;ch=getchar();}
	while(ch>='0'&&ch<='9'){x=(x<<1)+(x<<3)+(ch^48);ch=getchar();}
	return x*f;
	}
	int x1,tot,n;
	int Head[N],to[N<<1],Next[N<<1],val[N],a[N];
	bool vis[N];
	LL f[N][2],ans;
	void add(int u,int v){to[++tot]=v,Next[tot]=Head[u],Head[u]=tot;}
	void dfs(int x){
	vis[x]=1,f[x][0]=0,f[x][1]=val[x];
	for(int i=Head[x];i;i=Next[i]){
	int y=to[i];
	if(y==x1) continue;
	dfs(y);
	f[x][1]+=f[y][0];
	f[x][0]+=max(f[y][1],f[y][0]);
	}
	}
	signed main(){
	n=read();
	for(int i=1;i<=n;i++){
	val[i]=read();
	int v=read();add(v,i),a[i]=v;
	}
	for(int i=1;i<=n;i++){
	if(vis[i]) continue;
	x1=i;
	while(!vis[a[x1]]){vis[x1]=1,x1=a[x1];}
	dfs(x1);
	LL res=f[x1][0];
	x1=a[x1];
	dfs(x1);
	res=max(res,f[x1][0]);
	ans+=res;
	}
	printf("%lld\n",ans);
	return 0;
	}