题意
给定一个 $n$ 个点,$m$ 条边的简单连通无向图,问:是否能实现以下两个操作中的一个:
- 找到恰好 $\lceil\frac{n}{6}\rceil$ 条不同的路径,使每个点都至少被一条路径经过。(每条路径上,每个点至多经过一次)
- 找到恰好 $\lfloor\frac{n}{3}\rfloor$ 个点,使其中两两没有边。
若能实现操作1,输出每条路径;若能实现操作2,输出满足条件的这些点。
对于 $100\%$ 的数据,$3\leq n\leq 10^3$,$3\leq m\leq \dfrac{n(n-1)}{2}$.
$\rm{Subtask}$ $1$
对于 $20\%$ 的数据,$n, m\leq 10$.
暴力搜索即可。期望得分 20 分。
for(int sta = 0; sta < (1 << n); sta++) {
int cnt = 0; bool wrong = false;
for(int i = 1; i <= n; i++) {
if(sta & (1 << (i - 1))) cnt++;
}
if(cnt != n / 3) continue;
for(int i = 1; i <= n; i++) if(sta & (1 << (i - 1))) {
for(int j = 1; j <= n; j++) if(sta & (1 << (j - 1))) {
if(i == j) continue;
if(mapp[i][j]) {wrong = true; break;}
}
if(wrong) break;
}
if(!wrong) {
cout << 2 << endl;
for(int i = 1; i <= n; i++) {
if(sta & (1 << (i - 1))) cout << i << " ";
} cout << endl;
return 0;
}
}
$\rm{Subtask}$ $2$
对于另外 $20\%$ 的数据,图是一棵树。
算法一
将树上的点按深度奇偶性分类,然后选择这两类中较大的那一个作为独立集。
显然这个独立集大小大于 $n/2$,满足要求。
很好写,就不给代码了。
算法二
考虑满足操作二的构造方法,这更接近正解。
任意找一个点为根,找出所有 $x$ 个叶子。
如果 $x\leq \lfloor\frac{n}{3}\rfloor$,那么满足操作一。
否则,构造出一些以这些叶子为两端的路径,使得这些路径覆盖到图上所有的点。
可以证明,这样的路径一定存在,并且最小覆盖数是 $\lceil\frac{x}{2}\rceil$. 下面给出可行的构造方法,即可证明。
构造方案
首先,将叶子任意两两配对。若 $x$ 为奇数,那么加一个点编号为 $n+1$,直接连在根节点 $1$ 下面。
显然配对不一定能覆盖所有的点,所以考虑进行若干次调整。
对于每次调整,我们找到一个没有被覆盖的点 $p$,之后找 $p$ 的任意两个子树,从这两个子树中分别找到任意两个叶子,记为 $(u, v)$,$(u’, v’)$.
直接把这两条路径变换一下配对顺序,变为 $(u, v’)$ 和 $(v, u’)$. 这样一定可以使 $p$ 被覆盖到,至少多覆盖了一个点。
由于每次操作,都会多覆盖 $\geq 1$ 个点,所以最多进行 $n$ 次,时间复杂度为 $\mathcal{O}(n^2)$,可以接受。
可以证明操作四个点一定能找到,操作一定可行。
for(int i = 1; i <= n; i++) if(!covered[i]) {
int son_cnt = 0, leaf1, leaf2, leaf3, leaf4;
for(int j = head[i]; j; j = edge[j].nxt) {
int v = edge[j].to;
son_cnt++;
if(son_cnt == 1) {
leaf1 = Get_leaf(v);
leaf2 = Pair[leaf1];
} else if(son_cnt == 2) {
leaf3 = Get_leaf(v);
leaf4 = Pair[leaf3];
break;
}
}
Make_pair(leaf1, leaf3); Make_pair(leaf2, leaf4);
}
操作一定可行的证明
对于一个没有被覆盖的点 $p$,其每个子树内叶子个数一定 $\geq 2$,下面给出证明。
由于没有被覆盖,所以子树内的每条路径,都仅在儿子的子树内,如下图:
$\rm{y}$ 存在一棵子树仅有一个叶子。红色节点相关的路径,必定会覆盖到 $\rm{y}$.
$\rm{x}$ 是一种不被覆盖的可行情况。
$\rm{Subtask}$ $3$
容易想到,在无向图中找一棵生成树,尝试继续使用上面的方法进行构造。
注意到,$\rm{Subtask}$ $2$ 中,利用了树的重要性质:叶子之间没有边。
因此,我们在原图上找到DFS树。这样能满足叶子节点之间,在原图上没有边。
使用 $\rm{Subtask}$ $2$ 的算法二解决即可。
$\rm{Code}$
代码没有给出头文件和 read()
函数。
dfs1(int)
,dfs2(int, int)
,get_lca(int, int)
实现了树剖LCA。
由于本题时间复杂度为 $\mathcal{O}(n^2)$,可以不用这种方法求 LCA,暴力找 LCA 也可以通过。
代码细节较多)
using namespace std;
const int MAXN = 1e3 + 10, MAXM = 2e6 + 10;
int n, m, extra;
vector<int> mp[MAXN];
struct Edge{
int from, to, nxt;
} edge[MAXM];
int head[MAXN], e_cnt = 0;
void add_edge(int u, int v) {
edge[++e_cnt] = (Edge){u, v, head[u]};
head[u] = e_cnt;
}
int vis[MAXN], dep[MAXN], fa[MAXN], deg[MAXN];
void Get_DFS_Tree(int u, int father) {
vis[u] = true;
dep[u] = dep[father] + 1; fa[u] = father;
for(int i = 0; i < mp[u].size(); i++) {
int v = mp[u][i]; if(vis[v]) continue;
Get_DFS_Tree(v, u);
deg[u]++; deg[v]++;
add_edge(u, v); add_edge(v, u);
}
}
int siz[MAXN], son[MAXN], dfn[MAXN], top[MAXN], tot;
void dfs1(int u) {
siz[u] = 1;
for(int i = head[u]; i; i = edge[i].nxt) {
int v = edge[i].to; if(v == fa[u]) continue;
dfs1(v);
if(!son[u] || siz[v] > siz[son[u]]) son[u] = v;
siz[u] += siz[v];
}
}
void dfs2(int u, int topf) {
top[u] = topf; dfn[u] = ++tot;
if(!son[u]) return;
dfs2(son[u], topf);
for(int i = head[u]; i; i = edge[i].nxt) {
int v = edge[i].to; if(v == fa[u] || v == son[u]) continue;
dfs2(v, v);
}
}
int get_lca(int u, int v) {
while(top[u] != top[v]) {
if(dep[top[u]] < dep[top[v]]) swap(u, v);
u = fa[top[u]];
}
if(dep[u] < dep[v]) swap(u, v);
return v;
}
int leaf[MAXN], leaf_cnt;
int Pair[MAXN], covered[MAXN];
void Cover(int x, int y) {
if(x == y) {covered[x] = 1; return;}
do{
covered[x] = covered[y] = 1;
if(dep[x] > dep[y]) x = fa[x];
else y = fa[y];
} while(x != y);
}
void Make_pair(int x, int y) {
Pair[x] = y; Pair[y] = x;
Cover(x, y);
}
int Get_leaf(int u) {
while(deg[u] != 1) {
for(int i = head[u]; i; i = edge[i].nxt) {
int v = edge[i].to; if(v != fa[u]) {u = v; break;}
}
}
return u;
}
void print_path(int u, int v) {
if(u == extra) u = fa[u];
if(v == extra) v = fa[v];
int lca = get_lca(u, v);
vector<int> p1, p2;
int x = u; while(x != lca) {p1.push_back(x); x = fa[x];}
x = v; while(x != lca) {p2.push_back(x); x = fa[x];}
printf("%d ", p1.size() + p2.size() + 1);
for(int i = 0; i < p1.size(); i++) printf("%d ", p1[i]);
printf("%d ", lca);
for(int i = p2.size() - 1; i >= 0; i--) printf("%d ", p2[i]);
putchar('\n');
}
int main() {
srand(time(0));
n = read(); m = read();
int rest = (n + 5) / 6;
for(int i = 1; i <= m; i++) {
int u = read(), v = read();
mp[u].push_back(v); mp[v].push_back(u);
}
Get_DFS_Tree(1, 0);
dfs1(1); dfs2(1, 1);
for(int i = 2; i <= n; i++) if(deg[i] == 1) leaf[++leaf_cnt] = i;
if(leaf_cnt >= n / 3) {
putchar('2'); putchar('\n');
for(int i = 1; i <= n / 3; i++) printf("%d ", leaf[i]);
return 0;
}
if(deg[1] == 1) leaf[++leaf_cnt] = 1;
if(leaf_cnt & 1) {
n++; fa[n] = 1; deg[n] = 1; leaf[++leaf_cnt] = n;
extra = n;
add_edge(1, n); add_edge(n, 1);
}
for(int i = 2; i <= leaf_cnt - 1; i += 2) Make_pair(leaf[i], leaf[i + 1]);
Make_pair(leaf[1], leaf[leaf_cnt]);
for(int i = 1; i <= n; i++) if(!covered[i]) {
int son_cnt = 0, leaf1, leaf2, leaf3, leaf4;
for(int j = head[i]; j; j = edge[j].nxt) {
int v = edge[j].to;
son_cnt++;
if(son_cnt == 1) {
leaf1 = Get_leaf(v);
leaf2 = Pair[leaf1];
} else if(son_cnt == 2) {
leaf3 = Get_leaf(v);
leaf4 = Pair[leaf3];
break;
}
}
Make_pair(leaf1, leaf3); Make_pair(leaf2, leaf4);
}
putchar('1'); putchar('\n');
for(int i = 1; i <= leaf_cnt; i++) {
int u = leaf[i], v = Pair[leaf[i]];
if(u > v) continue; //保证每条路径只被输出一次
print_path(u, v); rest--;
}
for(int i = 1; i <= rest; i++) {
print_path(rand() % n + 1, i);//这个我也不清楚咋解决
}
return 0;
}