题解「Luogu3209 [HNOI2010]平面图判定」

首先需要了解平面图的定义:

如果图 (G) 能画在平面 (S) 上,即 除顶点处外无边相交 ,则称 (G) 可平面嵌入 (S)(G) 为可平面图或平面图。

(G) 是平面图,由 (G) 的边将 (G) 所在的平面划分成若干个区域,每个区域称为 (G) 的一个 ,其中面积无限的面称为无限面或外部面,面积有限的称为有限面或内部面。包围每个面的所有边组成的回路称为该面的 边界 ,边界的长度称为该面的 次数

为了强调平面图的面,用三元组表示一个平面图 (G=(V,E,F)) ,其中 (F) 表示平面图 (G) 中面的个数。


对于连通平面图,有欧拉公式:

[V-E+F=2 ]

证明比较复杂,要涉及代数拓扑。

(G) 是连通的简单平面图(无重边与自环),则每个面的次数都 至少为 (3) ,又因为每条边仅属于 两个面 的边界,则有: (3F leq 2E) 。代入上式得:

[E leq 3V-6 ]


然后再来看这道题。

输入中给出了这个图 (G)(G) 中的一个哈密顿回路。

我们将这个哈密顿回路展开,即让其他边都在回路围成的区域内。

图为样例第一组数据:

d1DmCV.png

不难发现,上图中相交的两条边必须一条边在哈密顿回路内,一条在回路外才能不相交。

则问题转化为一个2-SAT问题,枚举相交的两条边 (i,j),连边:

  • (i o j') 表示 (i) 在回路内则 (j) 必须在回路外。
  • (j o i') 表示 (j) 在回路内则 (i) 必须在回路外。
  • (i' o j) 表示 (i) 在回路外则 (j) 必须在回路内。
  • (j' o i) 表示 (j) 在回路外则 (i) 必须在回路内。

缩点后判断是否存在 (i,i') 在同一个强连通分量中,若存在则 (G) 不是平面图。

然而 (M leq 10000) ,直接连边会爆炸。用上面的结论 (K leq 3V-6) 可以特判掉不可能成为平面图的情况。


( ext{Code}:)

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <stack>
#define maxm 2000005
#define Rint register int
#define INF 0x3f3f3f3f
using namespace std;
typedef long long lxl;

template <typename T>
inline T read()
{
	T x=0,f=1;char ch=getchar();
	while(ch<'0'||ch>'9') {if(ch=='-') f=-1;ch=getchar();}
	while(ch>='0'&&ch<='9') {x=(x<<1)+(x<<3)+ch-'0';ch=getchar();}
	return x*f;
}

struct edge
{
	int u,v,next;
	inline bool operator < (const edge &T)const
	{
		return u<T.u||(u==T.u&&v<T.v);
	}
}e[maxm],eg[10005];

int head[maxm],k;

inline void add(int u,int v)
{
	e[k]=(edge){u,v,head[u]};
	head[u]=k++;
}

int n;
int dfn[maxm],low[maxm],scc[maxm],dfs_cnt,scc_cnt;
stack<int> S;

inline void tarjan(int u)
{
	S.push(u);
	dfn[u]=low[u]=++dfs_cnt;
	for(int i=head[u];~i;i=e[i].next)
	{
		int v=e[i].v;
		if(!dfn[v])
		{
			tarjan(v);
			low[u]=min(low[u],low[v]);
		}
		else if(!scc[v]) low[u]=min(low[u],dfn[v]);
	}
	if(dfn[u]==low[u])
	{
		int x;
		++scc_cnt;
		do
		{
			x=S.top();S.pop();
			scc[x]=scc_cnt;
		} while (x!=u);
	}
}

int N,M,G[205];

inline void clear()
{
	memset(head,-1,sizeof(head));
	memset(dfn,0,sizeof(dfn));
	memset(low,0,sizeof(low));
	memset(scc,0,sizeof(scc));
	k=scc_cnt=dfs_cnt=0;
}

int main()
{
	// freopen("P3209.in","r",stdin);
	int T=read<int >();
	while(T--)
	{
		N=read<int >(),M=read<int >();
		clear();
		for(int i=1;i<=M;++i)
		{
			int u=read<int >(),v=read<int >();
			eg[i]=(edge){u,v};
		}
		for(int i=1;i<=N;++i)
			G[read<int >()]=i;
		if(M>3*N-6) {puts("NO");continue;}
		for(int i=1;i<=M;++i)
		{
			eg[i].u=G[eg[i].u];
			eg[i].v=G[eg[i].v];
			if(eg[i].u>eg[i].v) swap(eg[i].u,eg[i].v);
		}
		sort(eg+1,eg+M+1);
		for(int i=1;i<M;++i)
			for(int j=i+1;j<=M;++j)
				if(eg[i].u<eg[j].u&&eg[j].u<eg[i].v&&eg[i].v<eg[j].v)// 判断是否相交
					add(i+M,j),add(j+M,i),add(i,j+M),add(j,i+M);
		for(int i=1;i<=(M<<1);++i)
			if(!dfn[i]) tarjan(i);
		bool flag=true;
		for(int i=1;i<=M;++i)
			if(scc[i]==scc[i+M])
			{
				flag=false;
				break;
			}
		puts(flag?"YES":"NO");
	}
	return 0;
}

原文地址:https://www.cnblogs.com/syc233/p/13532165.html