[CSP-S模拟测试]:超级树(DP)

题目传送门(内部题5)


输入格式

一行两个整数$k$、$mod$,意义见上。


输出格式

一行一个整数,代表答案。


样例

样例输入1:

2 100

样例输出1:

9

样例输入2:

3 1000

样例输出2:

245

样例输入3:

20 998244353

样例输出3:

450500168


数据范围与提示

样例解释:
对于第一组样例,将节点如图编号,共有9条不同的路径:1,2,3,1-2,2-1,1-3,3-1,2-1-3,3-1-2。

限制与约定:

对于$10\%$的数据,$k leqslant 4$。
对于$40\%$的数据,$k leqslant 10$。
对于$60\%$的数据,$k leqslant 100$。
另有$10\%$的数据,$mod=998244353$。
对于所有数据,$1 leqslant k leqslant 300,1 leqslant mod leqslant {10}^9$。


题解

有谁能想到$DP$?举个爪

显然k-超级树是由两个$(k-1)-$超级树合在一起加了个根组成的。

那么好吧,确定了是个$DP$,但是又有谁能想到$DP$的意义呢?

定义$dp[i][j]$表示一棵$i-$超级树,有$j$条没有公共点的路径的方案数。

好像说的有点乱,那么我们拿样例来唠两句:

$dp[2][1]=9$,这很显然,就是样例解释中那$9$种方案。

$dp[2][2]=7$,这七种方案分别是$(1,2)$,$(1,3)$,$(2,3)$,$(2,1-3)$,$(2,3-1)$,$(3,1-2)$,$(3,2-1)$。

$dp[2][3]=1$,这种方案是$(1,2,3)$。

$dp[2][4]=0$,因为一共只有$3$个点,所以我们找不到方案了。

现在开始来推式子吧~

我们来考虑$dp[i]$对$dp[i+1]$的贡献:枚举左子树的路径条数l和有子树的路径条数$r$,记$num=dp[i][l] imes dp[i][r]$。

转移分一下五种情况:

  $1.$什么也不做:$dp[i+1][l+r]+=num$。

  $2.$跟自己作为一条新路径:$dp[i+1][l+r+1]+=num$,不要忘了根本身还有一条。

  $3.$根连接到左子树(或右子树)的某条路径上:$dp[i+1][l+r]+=2 imes num imes (l+r)$。

    对于$3$的理解:从左子树里选一条边,延长其终点,连接根的路径条数为$sum imes l$;同理,将起点做如上操作,路径条数也为$sum imes l$;再同理,右子树也是这种操作,路径条数为$2 imes sum imes r$;总的路径条数即为:$dp[i+1][l+r]+=2 imes num imes (l+r)$

  $4.$根连接左子树和右子树的各一条路径:$dp[i+1][l+r-1]+=2 imes num imes l imes r$。

    对于$4$的理解:从左子树中选一条边,延长其终点,经根节点连向有子树中一条边的起点,路径条数为:$sum imes l imes r$;同理,从右子树中选一条边也是如此,总的路径条数为:$dp[i+1][l+r-1]+=2 imes num imes l imes r$

  $5.$根连接左子树(或右子树)的两条路径:$dp[i+1][l+r-1]+=num imes (l imes (l-1)+r imes (r-1))$。

    对于$5$的理解:左子树中选一条边的终点连向根节点,再将这条边继续延长,连向做字数中另外一条边的起点,路径条数为:$num imes (l imes (l-1))$;右子树中也是如此,路径条数为:$num imes (r imes (r-1))$;总的路径条数即为:$dp[i+1][l+r-1]+=num imes (l imes (l-1)+r imes (r-1))$

边界为$dp[1][0]=dp[1][1]=1$,答案为$dp[k][1]$。

看起来第二维状态可能有$2^k$那么大,但注意到从$dp[i]$转移到$dp[i+1]$时,路径的条数最多减少1条,因此第二维只有$k$个状态对最终的状态有影响,只$dp$这些状态即可。

时间复杂度$O(k^3)$。


代码时刻

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int k;
long long mod,num;
long long dp[310][310];
int main()
{
	dp[1][0]=dp[1][1]=1;
	scanf("%d%lld",&k,&mod);
    for(int i=1;i<k;i++)
		for(int l=0;l<=k-i+1;l++)
    	    for(int r=0;r<=k-i-l+2;r++)
			{
            	num=dp[i][l]*dp[i][r]%mod;
           		dp[i+1][l+r]=(dp[i+1][l+r]+num)%mod;//情况1
           		dp[i+1][l+r+1]=(dp[i+1][l+r+1]+num)%mod;//情况2
           		dp[i+1][l+r]=(dp[i+1][l+r]+2*num*(l+r))%mod;//情况3
           		dp[i+1][l+r-1]=(dp[i+1][l+r-1]+2*num*l*r)%mod;//情况4
           		dp[i+1][l+r-1]=(dp[i+1][l+r-1]+num*(l*(l-1)+r*(r-1)))%mod;//情况5
			}
	printf("%lld",dp[k][1]%mod);
	return 0;
}

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原文地址:https://www.cnblogs.com/wzc521/p/11222780.html