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[NOIp2008] 雙棧排序 (二分圖染色 + 貪心)

題意

給你一個長為 \(n\) 的序列 \(p\) ,問是否能夠通過對於兩個棧進行 push, pop(print) 操作使得最後輸出序列單調遞增(即為 \(1 \cdots n\) ),如果無解輸出 \(0\)

每個操作有個優先順序,push(1) > pop(1) > push(2) > pop(2) ,輸出優先順序最大的一組解。

\(n \le 1000\)

題解

有興趣可以來逛逛 我的部落格

洛谷前面大部分題解,對於後面直接模擬的思路肯定是錯的,本文介紹一個基於貪心的演算法(不知道對不對,因為沒有強資料驗證)。

首先考慮只有一個棧的時候如何解決這個問題。

就是對於一對位置 \((i, j)\)

是否能共存三個位置 \(i < j < k\) 存在 \(p_k < p_i < p_j\) 是不可行的,因為 \(p_k\) 需要在 \(p_i\)\(p_j\) 之前出棧,但 \(p_i\) 又需要在 \(p_j\) 之前出棧,那麼這就會產生矛盾。

我們預處理 \(\displaystyle f_i = \min_{j = i}^{n} p_j\) ,就可以在 \(O(n ^ 2)\) 的時間內判斷一對 \(i, j\) 是否可以共存了(也就是 \(f_{j + 1} < p_i < p_j\)

然後對於存在兩個棧的情況,我們就需要把 \(p\)

劃分成兩個序列,使得這兩個序列之中的數都互不衝突。

這樣的話,我們對於一對不能共存的 \(i, j\) 連邊,然後進行二分圖染色。如果不可染,那麼就是不存在一組合法解。

之後我們只需要解決使得最後解字典序最小的限制。

我們染色的時候 BFS 染色,儘量把在前面的放入第一個棧。

然後後面得到操作序列直接模擬肯定是個錯的。

舉個樣例:

5
2 4 1 3 5

標準輸出:

a c a b b a b a d b 

前面大部分錯誤的輸出:

a c a b b a b d a b 

為什麼呢,因為你向第二個棧 push 後,不一定現在拿出來 pop ,第一個棧中能繼續 push

那麼我們就貪心一下,我們在 push

之後不馬上 pop ,等到需要 pop 的時候再 pop

哪些時候需要 pop 呢,就是這個棧不合法的時候需要 pop (也就是這個棧 棧頂到棧底 不單調遞增的時候,不滿足單調棧性質)

但是注意向第二個棧中 push 之前,因為第一個棧的 pop 優先順序更高,我們看能不能先 pop 第一個棧。

這樣就應該是最優的了,注意最後要把兩個棧按順序清空。

程式碼


#include <bits/stdc++.h>

#define For(i, l, r) for(register int i = (l), i##end = (int)(r); i <= i##end; ++i)
#define Fordown(i, r, l) for(register int i = (r), i##end = (int)(l); i >= i##end; --i)
#define Set(a, v) memset(a, v, sizeof(a))
#define Cpy(a, b) memcpy(a, b, sizeof(a))
#define debug(x) cout << #x << ": " << (x) << endl
#define DEBUG(...) fprintf(stderr, __VA_ARGS__)
#define pb push_back

using namespace std;

template<typename T> inline bool chkmin(T &a, T b) { return b < a ? a = b, 1 : 0; }
template<typename T> inline bool chkmax(T &a, T b) { return b > a ? a = b, 1 : 0; }

inline int read() {
    int x(0), sgn(1); char ch(getchar());
    for (; !isdigit(ch); ch = getchar()) if (ch == '-') sgn = -1;
    for (; isdigit(ch); ch = getchar()) x = (x * 10) + (ch ^ 48);
    return x * sgn;
}

void File() {
#ifdef zjp_shadow
    freopen ("P1155.in", "r", stdin);
    freopen ("P1155.out", "w", stdout);
#endif
}

const int N = 1010, inf = 0x7f7f7f7f;

int n, P[N], minv[N], col[N];

int pos = 1;
stack<int> S[2];

inline void out(char ch) {
    putchar (ch); putchar (' ');
}

inline bool Pop(int id) {
    if (!S[id].empty() && S[id].top() == pos) {
        out(id ? 'd' : 'b'), S[id].pop(), ++ pos;
        return true;
    }
    return false;
}

inline void Push(int cur, int id) {
    if (id == 1) { while(Pop(0)); }
    while (!S[id].empty() && S[id].top() < cur)
        if (!Pop(id)) Pop(id ^ 1);
    if (id == 1) { while(Pop(0)); }
    S[id].push(cur); out(id ? 'c' : 'a');
}

vector<int> G[N];

int main () {

    File(); 
    n = read();

    For (i, 1, n)
        P[i] = read();

    minv[n + 1] = n + 1;
    Fordown (i, n, 1)
        minv[i] = min(minv[i + 1], P[i]);

    For (i, 1, n) For (j, i + 1, n) 
        if (minv[j + 1] < P[i] && P[i] < P[j])
            G[i].pb(j), G[j].pb(i), col[i] = col[j] = -1;

    For (i, 1, n) if (!~col[i]) {
        queue<int> Q; Q.push(i); col[i] = 0;
        while (!Q.empty()) {
            int u = Q.front(); Q.pop();
            for (int v : G[u]) {
                if (~col[v] && col[v] != (col[u] ^ 1)) return puts("0"), 0;
                if (!~col[v]) Q.push(v);
                col[v] = col[u] ^ 1;
            }
        }
    }

    For (i, 1, n)
        Push(P[i], col[i]);

    bool flag = true;
    while (flag) {
        flag = false;
        while(Pop(0)) flag = true;
        while(Pop(1)) flag = true;
    }

    return 0;

}