UOJ171 【WC2016】挑战NPC
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Description
小N最近在研究NP完全问题,小O看小N研究得热火朝天,便给他出了一道这样的题目:
有n个球,用整数1到n编号。还有m个筐子,用整数1到m编号。
每个筐子最多能装3个球。
每个球只能放进特定的筐子中。具体有e个条件,第i个条件用两个整数vi和ui描述,表示编号为vi的球可以放进编号为ui的筐子中。
每个球都必须放进一个筐子中。如果一个筐子内有不超过1个球,那么我们称这样的筐子为半空的。
求半空的筐子最多有多少个,以及在最优方案中,每个球分别放在哪个筐子中。
小N看到题目后瞬间没了思路,站在旁边看热闹的小I嘿嘿一笑:“水题!”
然后三言两语道出了一个多项式算法。
小N瞬间就惊呆了,三秒钟后他回过神来一拍桌子:
“不对!这个问题显然是NP完全问题,你算法肯定有错!”
小I浅笑:“所以,等我领图灵奖吧!”
小O只会出题不会做题,所以找到了你——请你对这个问题进行探究,并写一个程序解决此题。
Input
第一行包含1个正整数T,表示有T组数据。
对于每组数据,第一行包含3个正整数n,m,e,表示球的个数,筐子的个数和条件的个数。
接下来e行,每行包含2个整数vi,ui,表示编号为vi的球可以放进编号为ui的筐子。
Output
对于每组数据,先输出一行,包含一个整数,表示半空的筐子最多有多少个。
Sample Input
1
4 3 6
1 1
2 1
2 2
3 2
3 3
4 3
4 3 6
1 1
2 1
2 2
3 2
3 3
4 3
Sample Output
2
HINT
对于所有数据,T≤5,1≤n≤3m。保证 1≤vi≤n,1≤ui≤m,且不会出现重复的条件。
保证至少有一种合法方案,使得每个球都放进了筐子,且每个筐子内球的个数不超过 3。
M<=100
正解:建图+一般图最大匹配(带花树)
解题报告:
这道题明明是一道巧妙建图+一般图最大匹配的模板题,出题人强行卖萌居然说是NPC算法...
我才不会说我学带花树之前也真以为这道题是NPC算法呢...
显然这道题和一般图的最大匹配有关,但是有一定的限制,所以关键在于如何建图,才能使得求出放球的数量<=1的框的数量。
先讲一讲各个部分分吧...
算法一:
测试点1、2范围很小,暴搜即可;
算法二:
当e=nm的时候即每个球都可以放在任意一个框中,那么答案唯一确定,方案的话只要先每个放一个,再一个一个放满,这样构造即可得到最优;
算法三:
测试点4说,存在方案使得m个框均为半空,那么即每个框确保可以最多放一个球,直接连边跑二分图匹配即可;
算法四:
不存在有半空的框的方案,即每一个框都至少有2个球,则把每个框拆成三个跑二分图匹配即可。
最后讲正解辣:把每个框拆成三个,这三个之间互相连边,每个能放入这个框的球再与这三个拆掉的点连边,跑一般图最大匹配,带花树跑完之后得到全图的最大匹配,答案即为$maxMatch-n$。
这是为什么呢?
建图之后,经过观察,对于一个框而言:假如不放球,则最大匹配为1;放入一个球时,最大匹配为2;放入两个球时,最大匹配为2;放入三个球时,最大匹配为3。
容易发现对于每个框而言,不妨设这个框内放的球数为num,那么maxMatch-num即为这个框产生的贡献。这题的关键在于建图,建图好神奇好巧妙啊QAQ。不过我对于带花树的模板还不够熟练,还是要花时间多看一下,加深理解。
ps:这道题有一个很关键的问题:就是我必须从N for到1!我必须先匹配球!因为我需要保证球先被匹配,如果我先匹配框的话的确可以保证总匹配数不变,但是有一些框就和另一些框匹配了,而球却落单了。这个问题如果不注意的话只有40分...
//It is made by ljh2000 #include <iostream> #include <cstdlib> #include <cstring> #include <cstdio> #include <cmath> #include <algorithm> using namespace std; typedef long long LL; const int MAXN = 1211; const int MAXM = 1000011; int N,n,m,E,ecnt,first[MAXN],to[MAXM],next[MAXM],match[MAXN],pre[MAXN],vis[MAXN],Tim,dui[MAXM],head,tail,id[MAXN],Match,father[MAXN],ans; inline void link(int x,int y){ next[++ecnt]=first[x]; first[x]=ecnt; to[ecnt]=y; next[++ecnt]=first[y]; first[y]=ecnt; to[ecnt]=x; } inline int find(int x){ if(father[x]!=x) father[x]=find(father[x]); return father[x]; } inline int getint(){ int w=0,q=0; char c=getchar(); while((c<'0'||c>'9') && c!='-') c=getchar(); if(c=='-') q=1,c=getchar(); while (c>='0'&&c<='9') w=w*10+c-'0',c=getchar(); return q?-w:w; } inline int lca(int x,int y){ Tim++; while(vis[x]!=Tim) { if(x){ x=find(x); if(vis[x]==Tim) return x; vis[x]=Tim; if(match[x]!=0) x=find(pre[match[x]]);//!!! else x=0; } swap(x,y); } return x; } inline void change(int x,int y,int k){ while(find(x)!=k) { pre[x]=y; int z=match[x];//!!! if(id[z]==1) { id[z]=0; dui[++tail]=z; } if(find(z)==z) father[z]=k; if(find(x)==x) father[x]=k; y=z; x=pre[y]; } } inline bool bfs(int s){ for(int i=1;i<=N;i++) id[i]=-1,father[i]=i; head=tail=0; dui[++tail]=s; id[s]=0; int u; while(head<tail) { head++; u=dui[head]; for(int i=first[u];i;i=next[i]) { int v=to[i]; if(id[v]==-1) { pre[v]=u; id[v]=1; if(!match[v]) { int last,t,now=v; while(now!=0) { t=pre[now]; last=match[t]; match[t]=now; match[now]=t; now=last; } return true; } id[match[v]]=0; dui[++tail]=match[v]; } else if(id[v]==0/*!!!*/ && find(u)!=find(v)) { int g=lca(u,v); change(u,v,g); change(v,u,g); } } } return false; } inline void work(){ int T=getint(); int x,y; while(T--) { n=getint(); m=getint(); E=getint(); ecnt=0; memset(first,0,sizeof(first)); for(int i=1;i<=E;i++) { x=getint(); y=getint(); x+=3*m; link(x,(y-1)*3+1); link(x,(y-1)*3+2); link(x,(y-1)*3+3); } for(int i=1;i<=m;i++) {//每个框内部连边 int base=(i-1)*3+1; link(base,base+1); link(base,base+2); link(base+1,base+2); } N=n+3*m; memset(match,0,sizeof(match)); memset(pre,0,sizeof(pre)); Tim=0; memset(vis,0,sizeof(vis)); Match=0;//!!! for(int i=N;i>=1;i--) if(!match[i] && bfs(i)) Match++; ans=Match-n; printf("%d\n",ans); for(int i=3*m+1;i<=N;i++) printf("%d ",(match[i]-1)/3+1); printf("\n"); } } int main() { work(); return 0; }
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