[JSOI2010]连通数 (dfs或tarjan或bitset)+bitset学习

题目描述

 

输入格式

输入数据第一行是图顶点的数量,一个正整数N。 接下来N行,每行N个字符。第i行第j列的1表示顶点i到j有边,0则表示无边。

输出格式

输出一行一个整数,表示该图的连通数。

样例

样例输入

3 
010 
001 
100

样例输出

9

数据范围与提示

对于100%的数据,N不超过2000。

solution:

这道题给出三种算法:

DFS:

这道题搜索可以过

用vecter建边,若有一条由i指向j的边,那么把j压到i的vector中(这种建边方法好像比前向星快)

建立bool数组vis,vis[i][j]=1表示已经访问过由i指向j的边

我们对于每一个点进行dfs,其中dfs(i,j)表示以i为起点开始搜索,当前搜到了j点,依次向下dfs并统计答案

由于这里的vis存的是边的信息,所以不用考虑环。

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<cstring>
 4 #include<cmath>
 5 #include<algorithm>
 6 #include<queue>
 7 #include<vector>
 8 #define MAXN 2005
 9 using namespace std;
10 int n,ans[MAXN],res=0;
11 char ch[MAXN][MAXN];
12 vector<int>mapa[MAXN];
13 bool vis[MAXN][MAXN];//vis[i][j]表示是否访问过由i向j的边
14 void dfs(int st,int now){//st:起点,now:当前节点
15     ans[st]++;
16     vis[st][now]=1;
17     int m=mapa[now].size();
18     for(int i=0;i<m;i++){
19         if(!vis[st][mapa[now][i]])
20             dfs(st,mapa[now][i]);
21     }
22 }
23 int main(){
24     scanf("%d",&n);
25     for(int i=1;i<=n;i++){
26         scanf("%s",ch[i]+1);
27         for(int j=1;j<=n;j++){
28             if(ch[i][j]=='1') 
29                 mapa[i].push_back(j);
30             //cout<<ch[i][j];
31         }
32         //cout<<endl;
33     }
34     for(int i=1;i<=n;i++)
35         dfs(i,i),res+=ans[i];
36     printf("%d
",res);
37     return 0;
38 }
代码在这里!

TARJAN:

缩点再建图,这是最主流的方法,不再赘述:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
bitset<2000> t[2005];
int n,ans=0,e[2001],in[2001];char s[2001];
int dfn[2001],low[2001],st[2001],num=0,top=0,cnt=0;
bool ins[2001];
int tot=0,first[2001],len[2001];
vector<int> edge[4000001],scc[2001];
struct node{int v,next;}eg[4000001];
inline void add(int x,int y)
{
    eg[++tot].v=y;
    eg[tot].next=first[x];
    first[x]=tot;
}
inline void tarjan(int x)
{
    dfn[x]=low[x]=++num;
    st[++top]=x;ins[x]=1;
    for(register int i=0;i<edge[x].size();i++)
    {
        int to=edge[x][i];
        if(!dfn[to])
        {
            tarjan(to);
            low[x]=min(low[x],low[to]);
        }
        else if(ins[to])
            low[x]=min(low[x],dfn[to]);
    }
    if(dfn[x]==low[x])
    {
        cnt++;int y;
        do{
            y=st[top--],ins[y]=0;
            t[cnt][y]=1,++len[cnt];
            e[y]=cnt,scc[cnt].push_back(y);
        }while(x!=y);
    }
}
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    for(register int i=1;i<=n;i++)
    {
        scanf("%s",s+1);
        for(register int j=1;j<=n;j++)
            if(s[j]=='1')edge[i].push_back(j);
    }
    for(register int i=1;i<=n;i++)
        if(!dfn[i])tarjan(i);
    for(register int i=1;i<=n;i++)
        for(register int j=0;j<edge[i].size();j++)
        {
            int to=edge[i][j];
            if(e[i]==e[to])continue;
            add(e[i],e[to]);
            in[e[to]]++;
        }
    queue<int> q;
    for(register int i=1;i<=cnt;i++)
        if(!in[i])q.push(i);
    while(!q.empty())
    {
        int x=q.front();q.pop();
        for(register int i=first[x];i;i=eg[i].next)
        {
            int to=eg[i].v;
            t[to]|=t[x];
            in[to]--;
            if(!in[to])q.push(to);
        }
    }
    for(register int i=1;i<=n;i++)
        ans+=t[i].count()*len[i];
    printf("%d",ans);
}
View Code

BITSET:

我们借助c++STL解决问题,对于每个点建一个bitset;

bitset可以理解为一个加长的二进制数,普通二进制数的位运算bitset都能做,(&|~^>><<)

C++的 bitset 在 bitset 头文件中,它是一种类似数组的结构,它的每一个元素只能是0或1,每个元素仅用1bit空间。

定义:bitset<n>b//长度为n,名称为b的一个bitset

相关函数:

b.size() 返回大小(位数)          

b.count() 返回1的个数

b.any() 返回是否有1                     

b.none() 返回是否没有1

b.set() 全都变成1                          

b.set(p) 将第p + 1位变成1

b.set(p, x) 将第p + 1位变成x       

b.reset() 全都变成0

b.reset(p) 将第p + 1位变成0       

b.flip() 全都取反

b.flip(p) 将第p + 1位取反

b.to_ulong() 返回它转换为unsigned long的结果,如果超出范围则报错

b.to_ullong() 返回它转换为unsigned long long的结果,如果超出范围则报错

b.to_string() 返回它转换为string的结果

至于它的时间复杂度,和电脑本身有关,一般来说是使复杂度/32

一段关于bitset的代码:

#include <cstdio>
#include <bitset>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
const int N=10;
std::bitset<N> a,b;//如果定义数组写成bitset<N> a[M];
int main(){
    puts("stage 0");
    std::cout<<a<<std::endl;
    std::cout<<b<<std::endl;
    a[1]=1;
    b[0]=1;
    puts("stage 1");
    std::cout<<a[1]<<std::endl;
    std::cout<<b[0]<<std::endl;
    std::cout<<a<<std::endl;
    std::cout<<b<<std::endl;
    a=a|b;//等效于a|=b
    puts("stage 2");
    std::cout<<a<<std::endl;
    a=a<<3;//等效于a<<=3
    puts("stage 3");
    std::cout<<a<<std::endl;
    a=a>>3;//等效于a>>=3
    puts("stage 4");
    std::cout<<a<<std::endl;
    a=a^b;//等效于a^=b
    puts("stage 5");
    std::cout<<a<<std::endl;
    a=a&b;//等效于a&=b;
    puts("stage 6");
    std::cout<<a<<std::endl;
    a.set();
    puts("stage 7");
    std::cout<<a<<std::endl;
    a.reset();
    puts("stage 8");
    std::cout<<a<<std::endl;
    a=~b;
    puts("stage 9");
    std::cout<<a<<std::endl;
    std::cout<<b<<std::endl;
    a[2]=0,a[5]=0;
    puts("stage 10");
    std::cout<<a<<std::endl;
    std::cout<<a.count()<<" "<<a.size()<<std::endl;
    b=a;
    puts("stage 11");
    std::cout<<b<<std::endl;
    a=5;
    puts("stage 12");
    std::cout<<a<<std::endl;
    return 0;
}
//时间复杂度,整体操作都是长度/32(64位机器除64),单个操作(操作单个位)是O(1)的
//空间复杂度,8位1字节,具体计算规则为在32位机器上Size = 4 * ((N + 31) / 32)在64位机器上Size = 8* ((N + 63) / 64)
    bitset<8> foo ("10011011");

    string s = foo.to_string();  //将bitset转换成string类型
    unsigned long a = foo.to_ulong();  //将bitset转换成unsigned long类型
    unsigned long long b = foo.to_ullong();  //将bitset转换成unsigned long long类型

    cout << s << endl;  //10011011
    cout << a << endl;  //155
    cout << b << endl;  //155
 1     bitset<8> foo ("10011011");
 2 
 3     cout << foo.flip(2) << endl;  //10011111  (flip函数传参数时,用于将参数位取反,本行代码将foo下标2处"反转",即0变1,1变0
 4     cout << foo.flip() << endl;   //01100000  (flip函数不指定参数时,将bitset每一位全部取反
 5 
 6     cout << foo.set() << endl;    //11111111  (set函数不指定参数时,将bitset的每一位全部置为1
 7     cout << foo.set(3,0) << endl;  //11110111  (set函数指定两位参数时,将第一参数位的元素置为第二参数的值,本行对foo的操作相当于foo[3]=0
 8     cout << foo.set(3) << endl;    //11111111  (set函数只有一个参数时,将参数下标处置为1
 9 
10     cout << foo.reset(4) << endl;  //11101111  (reset函数传一个参数时将参数下标处置为0
11     cout << foo.reset() << endl;   //00000000  (reset函数不传参数时将bitset的每一位全部置为0

以上三段代码均来自大佬博客和题解(%%)

了解了bitset,我们要用它来解题了

b[i]表示一种状态,若b[i][j]=1,则表示有一条由i向j连的边(i也要和自己连边)

若i能到j,那么i也能到j所能到的点,那么直接b[i]|b[j]即能把状态转移:

for(int j=1;j<=n;j++)
        for(int i=1;i<=n;i++)
            if(bit[i][j]) bit[i]|=bit[j];

这里一定是要j在外层,i在内层,原因博主还没有想通,有理解的欢迎在评论区留言

最后我们用bitset函数中的count()统计每个bitset中1的个数,然后输出答案

代码:

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<vector>
#include<bitset>
#define MAXN 2005
using namespace std;
int n,ans=0;
bitset<MAXN>bit[MAXN];
char st[MAXN];
int main(){
    scanf("%d",&n);
    for(int i=1;i<=n;i++){
        scanf("%s",st+1);
        for(int j=1;j<=n;j++)
            if(st[j]=='1') 
				bit[i][j]=1;
		bit[i][i]=1;
    }
    for(int j=1;j<=n;j++)
        for(int i=1;i<=n;i++)
            if(bit[i][j]) bit[i]|=bit[j];
    for(int i=1;i<=n;i++)
        ans+=bit[i].count();
    printf("%d
",ans);
    return 0;
}
原文地址:https://www.cnblogs.com/Juve/p/11182056.html