洛谷P4208 [JSOI2008]最小生成树计数——题解

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  前置知识:对于同一个图的所有最小生成树,权值相等的边的数量相同。

  可以简单证明一下:

    我们可以从kruskal的过程考虑。这个算法把所有边按权值大小从小到大排序,然后按顺序看每条边,只要加上这条边后不会形成连通块,就加上。

    以上过程其实等价于先将所有权值等于第一条边的边都加进图中,然后一个个删边,使图中无环。设权值等于第一条边的边数为i,下次再将所有权值等于第i+1条边的边都加进图中。。。直至算过最后一条边,或图中刚好剩下了n-1条边(n为图的点的个数)。

    发现加完一批边后要删的边的个数等于形成的“最小环”的个数(这里最小环是指:对于一个最小环,不存在一组边使得通过这组边把环“从中间切开”后,被切开的环的两部分可与这组边形成两个新环(即不是依照国际标准的定义,而是为了方便在本文现定义的);同时最小环边数不一定小)。

    为什么呢?从一个最小环开始考虑:

      若不存在其他的某个最小环v与这个环u有公共边,那么只要任意删一条边就能减少一个最小环。

      若存在,这时删边就有两种情况:

        删公共边:首先u和v原来的最小环形态都会被破坏,最小环数目-2。然后,发现u和v剩下的部分又可以组成一个新的最小环,所以最小环的数目又+1。所以最小环数目-1;

        不删公共边:u的最小环形态被破坏,且不会生成新的最小环,所以最小环数目-1。

      综上,可知要删的边的数目==最小环的数目,且要删的边可是最小环上的任意边。

    由于加完一批边后,最小环的数目确定,所以删的边的数目也确定。故图生成的所有最小生成树边权相等的边数目也相等。所以我们可以先跑一次最小生成树,记录下每种边权在最小生成树中的出现次数

  同时我们还发现,当处理完一批权值等于x的边后,这个图的连通性(即都有哪些点连通)是唯一的。即使不用kruskal做最小生成树,设用了算法A做最小生成树,如果只保留权值等于x的边,那么保留的图的连通性与用kruskal做到处理完权值等于x的边时是一样的。否则,只可能连通的点数小于用kruskal做到时的连通的点数(因为kruskal全部地考虑过了权值等于x的边,其他算法不可能比全部还多吧)。但这是不成立的,因为若成立,就说明用kruskal做的最小生成树X中权值等于x的边比A算法得到的最小生成树Y中权值等于x的边的边数多一。由于kruskal是从小边开始贪心考虑所有边的,那么X的权值和一定小于Y,与Y是最小生成树矛盾;并且这也与上文的定理矛盾。

  设最小生成树边的权值从小到大分别为x1,x2,...,xk,那么构造一个最小生成树只需要分k步,每步都是在前面步骤都做了的基础上,选择一个对所有权值等于x的边的保留方案。由于每步造成的对连通性的影响都是一样的,即每步的结果都是一样的,所以可以用乘法原理,将每步的保留方案数乘起来再去模就是答案了。

  怎么求每步的保留方案数呢?由于题目限制权值相等的边不超过10条,所以用dfs枚举就是了,同时可用并查集验证可行性。注意:如果dfs要回溯到之前状态,那么并查集不能路径压缩,否则并查集的状态难以回溯到之前的状态。

代码:

  1 #include<iostream>
  2 #include<cstdio>
  3 #include<algorithm>
  4 
  5 using namespace std;
  6 
  7 const int N=105,M=1005,mod=31011;
  8 
  9 struct Edge{
 10     int from,to,len;
 11 }e[M];
 12 
 13 int n,m,f[N],l[M],r[M],cnt,tot,ecnt[M];
 14 int x;
 15 
 16 char ch;
 17 
 18 inline int read()
 19 {
 20     x=0;
 21     ch=getchar();
 22     while(!isdigit(ch)) ch=getchar();
 23     while(isdigit(ch)) x=(x<<3)+(x<<1)+(ch^48),ch=getchar();
 24     return x;
 25 }
 26 
 27 inline bool cmp(const Edge &a,const Edge &b)
 28 {
 29     return a.len<b.len;
 30 }
 31 
 32 int yfa(int u)
 33 {
 34     if(u==f[u]) 
 35         return u;
 36     else 
 37         return f[u]=yfa(f[u]);
 38 }    
 39 
 40 int fa(int u)
 41 {
 42     if(u==f[u])
 43         return u;
 44     else
 45         return fa(f[u]);
 46 }
 47 //能/不能路径压缩的并查集查找 
 48 void dfs(int wei,int kin,int had)//当前看的边数组的位置,当前看的边的种类,当前已经取的边的数目 
 49 {
 50     int b1,b2;
 51     b1=fa(e[wei].from);//dfs要回溯状态,所以dfs里并查集查找操作不能路径压缩 
 52     b2=fa(e[wei].to);
 53     if(r[kin]-wei+1+had==ecnt[kin])//如果已经取的边的数目+还能取的数目=要取的边的数目,就只能取了 
 54     {
 55         if(b1==b2) return;
 56         if(had==ecnt[kin]-1) 
 57         {
 58             cnt++;
 59             return;
 60         }
 61         f[b1]=b2;
 62         dfs(wei+1,kin,had+1);
 63         f[b1]=b1;
 64         return;
 65     }
 66     if(b1!=b2)
 67     {
 68         if(had+1==ecnt[kin])
 69             cnt++;
 70         else
 71         {
 72             f[b1]=b2;
 73             dfs(wei+1,kin,had+1);
 74             f[b1]=b1;
 75         }
 76     }
 77         dfs(wei+1,kin,had);
 78 }
 79 
 80 int main()
 81 {
 82     n=read(),m=read();
 83     for(int i=1;i<=m;++i)
 84         e[i].from=read(),e[i].to=read(),e[i].len=read();
 85     sort(e+1,e+m+1,cmp);
 86     for(int i=1;i<=n;++i)
 87         f[i]=i;
 88     int u,v;
 89     for(int i=1;i<=m;++i)
 90     {
 91         if(e[i].len==e[i-1].len)
 92         {
 93             r[tot]++;
 94         }
 95         else
 96         {
 97             ++tot;
 98             l[tot]=r[tot]=i;
 99         }
100         if(cnt<n-1)
101         {
102             u=yfa(e[i].from),v=yfa(e[i].to);
103             if(u!=v)
104             {
105                 ecnt[tot]++;
106                 f[u]=v;
107                 cnt++;
108             }
109         }
110     }
111     if(cnt<n-1)//注意无解时的判断 
112     {
113         printf("0");
114         return 0;
115     }
116     long long ans=1;
117     for(int i=1;i<=n;++i) f[i]=i;
118     for(int i=1;i<=tot;++i) 
119         if(ecnt[i])
120         {
121             cnt=0;
122             dfs(l[i],i,0);
123             ans=(ans*cnt)%mod;
124             for(int j=l[i];j<=r[i];++j)//更新当前步骤做完时图的连通性 
125             {
126                 u=yfa(e[j].from);
127                 v=yfa(e[j].to);
128                 if(u!=v) 
129                     f[u]=v;
130             }
131         }
132     printf("%lld",ans);
133     return 0;
134 }

 

原文地址:https://www.cnblogs.com/InductiveSorting-QYF/p/11742332.html