APIO 2020 pB Swapping Cities
這題在 心得 有提到過了,覺得這題不錯而且我不知道現在要幹嘛所以來寫一篇。
題目大意
有一張無向連通簡單圖,()個點 ()條邊,都從 開始編號,邊有權重。
有 ()筆詢問,每筆詢問表示有兩台車分別在節點 和 ,這兩台車要分別要到節點 和 ,它們不能在同一時間在同個節點上,也不能同時經過某條邊(不一定所有時間都要移動),求兩台車經過的所有邊中,邊權最大的,最小可以是多少,可能無解。
強制在線。
子題:
- 圖成鏈或成環
- 圖是星狀圖,節點 是中間
- ,,
- 圖是一棵樹
- 無特殊限制
子題一
先討論什麼條件下會有解,兩台車不能交會,因為成本是「最大的邊」而不是花費的時間,所以可以先讓其中一台開到某個點等另一台開到不會擋路的地方,很直覺地可以想到圖是一條鏈就會做不到這件事。如果圖是一條鏈,那就可以想成這張圖是一條線,車是線上的兩個動點,因為這兩個點不能交會,所以它們的相對位置永遠不會改變,然而它們又要交換位置,顯然是不可能的。
這樣就可以得出這個子題的作法:如果圖是鏈就無解,如果是環的話,每一條邊都會經過,所以答案就是最大的權重。
子題二
星狀圖在 的時候還是一條鏈,這個狀況會無解,要先特判掉。
如果兩個起點都不是中心的話,就要找一個額外的點讓其中一輛車等待,找除了那兩個點以外,和中心相連的邊權重最小的那個點就好了,答案就是這三個點和中心相連的邊中,權重最大的。如果其中一個點是中心,就需要兩個額外的點(如下圖),相似地,找權重小的就好了。

子題三
不難發現到只要有上面那張圖的結構,也就是兩個起點所在的連通塊不是鏈就肯定有解,問題只有哪些邊可以滿足這個條件,並且其中最大的權重要盡量小,換句話說,我們想知道「權重不超過 的邊構成的圖能使兩個點所在的連通塊不是鏈」中的 最小可以是多少。
即然要 盡量小,那就先把邊都拿掉,然後按照邊權由小到大把邊加到圖上,再檢查兩個點是不是在同個連通塊和連通塊是不是鏈就好了,在這個子題可以暴力處理。判斷鏈有很簡單的方式,因為鏈中的點度數最多就是 2,所以有度數大於等於 3 的點就表示不是鏈,還有如果所有點的度數都是 2,那麼它就是環,所以是鏈的條件是「有點的度數大於 2 或沒有點的度數是 1」。每筆詢問都要重做,做一次是 ,時間複雜度是
子題四
延續上一個子題的想法,如果可以在 左右的時間做完一筆詢問,就可以過這個子題。
先想判斷兩個點是不是在同個連通塊的部分,顯然只要用 DSU 就可以解決了,而有沒有度數大於 2 或等於 1 的點也可以用 DSU 維護,只要記錄每個 set 有幾個點度數大於 2、幾個點度數等於 1,union 時相加,就可以維護好了。這樣複雜度是
滿分解
我對子題五沒有特別的想法(而且應該也對滿分解不太重要),所以就不寫了。
從限制來看, 左右的時間就要解決這題了,可以猜到應該是要預處理一些東西。
在 DSU 合併的時候,一般會讓其中一個 set 的根變成另一個的根,但這裡要改成新加一個點來當它們的根,這樣就可以在這個節點上記錄現在這個連通塊是不是鏈、最大的邊權是多少,這樣最後會得到一棵樹,葉節點都是原有的點、其他是新加的點。而如果要知道「兩個節點變連通時,連通塊是不是鏈、此時最大邊權為何」就只要找到讓它們連通的點,也就是它們的 LCA,要找到什麼時候連通塊才不是鏈,就從 LCA 往上找就好了,這可以簡單地一次 DFS 解決每個節點往上爬的答案,所以問題就變成 LCA 了。
注意到處理 DSU 時雖然不能啟發式合併,但仍然可以路徑壓縮,只要記好每個點真正的父節點就好了。
123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165//#define NDEBUG
#include "swap.h"
#include <bits/stdc++.h>
#include <bits/extc++.h>
#define StarBurstStream ios_base::sync_with_stdio(false); cin.tie(0); cout.tie(0);
#define iter(a) a.begin(), a.end()
#define riter(a) a.rbegin(), a.rend()
#define lsort(a) sort(iter(a))
#define gsort(a) sort(riter(a))
#define pb(a) push_back(a)
#define eb(a) emplace_back(a)
#define pf(a) push_front(a)
#define pob pop_back()
#define pof pop_front()
#define mp(a, b) make_pair(a, b)
#define F first
#define S second
#define mt make_tuple
#define gt(t, i) get<i>(t)
#define iceil(a, b) ((a + b - 1) / b)
#define tomax(a, b) (a = max(a, b))
#define printv(a, b) {bool pvaspace=false; \
for(auto pva : a){ \
if(pvaspace) b << " "; pvaspace=true;\
b << pva;\
}\
b << "\n";}
//#define TEST
using namespace std;
using namespace __gnu_pbds;
typedef long long ll;
typedef unsigned long long ull;
typedef long double ld;
using pii = pair<int, int>;
using pll = pair<ll, ll>;
using pdd = pair<ld, ld>;
using tiii = tuple<int, int, int>;
const ll MOD = 1000000007;
const ll MAX = 2147483647;
template<typename A, typename B>
ostream& operator<<(ostream& o, pair<A, B> p){
return o << '(' << p.F << ',' << p.S << ')';
}
vector<int> dsu, one, three; //one=度數1的節點數量、three=度數>=3的節點數量
vector<vector<int>> anc, g;
vector<int> ans, in, out;
int findDSU(int a){
if(dsu[a] != a) dsu[a] = findDSU(dsu[a]);
return dsu[a];
}
void unionDSU(int a, int b){
a = findDSU(a); b = findDSU(b);
if(a == b) return;
dsu[b] = a;
one[a] += one[b];
three[a] += three[b];
}
int dfsts = 0;
void dfs(int now, int p){
in[now] = dfsts++;
if(ans[now] == -1) ans[now] = ans[p];
for(int i : g[now]) dfs(i, now);
out[now] = dfsts++;
}
bool isAnc(int a, int b){
return in[a] <= in[b] && out[a] >= out[b];
}
int lca(int a, int b){
if(isAnc(a, b)) return a;
for(int i = 19; i >= 0; i--){
if(!isAnc(anc[a][i], b)) a = anc[a][i];
}
return anc[a][0];
}
void init(int N, int M,
std::vector<int> U, std::vector<int> V, std::vector<int> W) {
vector<pair<int, pii>> e(M);
for(int i = 0; i < M; i++){
e[i] = mp(W[i], mp(U[i], V[i]));
}
lsort(e);
dsu.resize(N + M);
for(int i = 0; i < N + M; i++) dsu[i] = i;
one.resize(N + M); three.resize(N + M);
int ts = N;
anc.resize(N + M, vector<int>(20));
for(int i = 0; i < N + M; i++) anc[i][0] = i;
ans.resize(N + M, -1);
g.resize(N + M);
in.resize(N + M);
out.resize(N + M);
vector<int> deg(N);
//加邊
for(auto i : e){
int w = i.F, u = i.S.F, v = i.S.S;
//更新度數=1、>=3的節點數
if(deg[u] == 1) one[findDSU(u)]--;
if(deg[v] == 1) one[findDSU(v)]--;
deg[u]++; deg[v]++;
if(deg[u] == 1) one[findDSU(u)]++;
else if(deg[u] == 3) three[findDSU(u)]++;
if(deg[v] == 1) one[findDSU(v)]++;
else if(deg[v] == 3) three[findDSU(v)]++;
//合併
u = findDSU(u);
v = findDSU(v);
int dv = ts++;
if(u == v){ //如果本來就在同一個set,也加一個新的點當根
unionDSU(dv, u);
anc[u][0] = dv;
g[dv].eb(u);
}
else{
unionDSU(dv, u);
unionDSU(dv, v);
anc[u][0] = anc[v][0] = dv;
g[dv].eb(u); g[dv].eb(v);
}
if(!one[dv] || three[dv]) ans[dv] = w;
}
// for(int i = 0; i < N + M; i++) cerr << anc[i][0] << " ";
// cerr << "\n";
for(int i = 0; i < N + M; i++){
if(anc[i][0] == i) dfs(i, i);
}
for(int i = 1; i < 20; i++){
for(int j = 0; j < N + M; j++){
anc[j][i] = anc[anc[j][i - 1]][i - 1];
}
}
}
int getMinimumFuelCapacity(int X, int Y) {
if(findDSU(X) != findDSU(Y)) return -1;
return ans[lca(X, Y)];
}