bzoj1977 嚴格的次小生成樹(LCA倍增)
1977: [BeiJing2010組隊]次小生成樹 Tree
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Description
小 C 最近學了很多最小生成樹的演算法,Prim 演算法、Kurskal 演算法、消圈演算法等等。 正當小 C 洋洋得意之時,小 P 又來潑小 C 冷水了。小 P 說,讓小 C 求出一個無向圖的次小生成樹,而且這個次小生成樹還得是嚴格次小的,也就是說: 如果最小生成樹選擇的邊集是 EM,嚴格次小生成樹選擇的邊集是 ES,那麼需要滿足:(value(e) 表示邊 e的權值)
Input
第一行包含兩個整數N 和M,表示無向圖的點數與邊數。 接下來 M行,每行 3個數x y z 表示,點 x 和點y之間有一條邊,邊的權值為z。
Output
包含一行,僅一個數,表示嚴格次小生成樹的邊權和。(資料保證必定存在嚴格次小生成樹)
Sample Input
5 61 2 1
1 3 2
2 4 3
3 5 4
3 4 3
4 5 6
Sample Output
11HINT
資料中無向圖無自環; 50% 的資料N≤2 000 M≤3 000; 80% 的資料N≤50 000 M≤100 000; 100% 的資料N≤100 000 M≤300 000 ,邊權值非負且不超過 10^9 。
所謂嚴格的次小是指權值嚴格大於最小生成樹的次小生成樹,我們知道一般次小生成樹,只需要先用kruskal演算法求得最小生成樹,然後暴力列舉非樹邊,替換路徑最大邊即可。
這題也可以類似思考,只是有一個問題,如果最大邊與當前列舉邊相等時,我們不能替換,於是求其次用次小邊來替換。這樣我們需要求得路徑上的最小邊和次小邊(小於最小邊),於是我們可以利用LCA的倍增演算法來維護。
預處理過程需要考慮i->f[i][j]與f[i][j]->f[f[i][j]][j]這兩段的合併,考慮這兩段的最大值相同與不同情況,相同則說明次大值是這兩個的次大值的最大值,不同的話,假設(a,b),(c,d)表示兩段的(最大,次大),若a>c,顯然次大為max(b,c), c>a的情況類似,見程式碼中的函式ck1。
預處理完,維護沿單鏈向上跳,記單鏈的(最大,次大)為(a,b),當前得到最優值(lx,ln),分三種情況討論,lx與a的大小關係,見程式碼中的函式ck3。
這題資料較弱,其實之前的寫法有點小問題也AC了,後來仔細考慮修改後,繼續AC,修改後的更趨於正解。
程式碼:
#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define Maxn 300010
using namespace std;
struct edge{
int to,w,next;
}p[Maxn];
int head[Maxn/3],tot;
void addedge(int a,int b,int c){
p[tot].to=b;
p[tot].w=c;
p[tot].next=head[a];
head[a]=tot++;
}
struct line{
int u,v,w;
bool operator<(const line &a)const{
return w<a.w;
}
}q[Maxn];
int vis[Maxn];
int fa[Maxn/3];
int findset(int x){
return fa[x]==x?x:(fa[x]=findset(fa[x]));
}
int unionset(int a,int b){
return fa[findset(a)]=findset(b);
}
int dep[Maxn/3];
int f[Maxn/3][20],g[Maxn/3][20],h[Maxn/3][20];
void dfs(int u,int fa){
f[u][0]=fa;
dep[u]=dep[fa]+1;
for(int i=head[u];i!=-1;i=p[i].next){
int v=p[i].to;
if(v!=fa){
g[v][0]=p[i].w;
h[v][0]=-1;
dfs(v,u);
}
}
}
void ck1(int &a,int &b,int c,int d,int e,int f){
if(c==e){a=c;b=max(d,f);return;}
if(c>e) {swap(c,e);swap(d,f);} //c<e
a=e;b=max(c,f);
}
int ck2(int lx,int ln,int w){
if(w==lx) return w-ln; //取次長
return w-lx; //取最長
}
void ck3(int &lx,int &ln,int u,int t){
if(g[u][t]==lx) ln=max(ln,h[u][t]);
else if(g[u][t]<lx) ln=max(ln,g[u][t]);
else{
ln=(lx,h[u][t]);
lx=g[u][t];
}
}
void init(int n){
dfs(1,0);
for(int j=0;j<18;j++)
for(int i=1;i<=n;i++){
if(!f[i][j]) f[i][j+1]=0;
else{
f[i][j+1]=f[f[i][j]][j];
ck1(g[i][j+1],h[i][j+1],g[i][j],h[i][j],g[f[i][j]][j],h[f[i][j]][j]);
}
}
}
int LCA(int u,int v,int w){
int lx=-1,ln=-1;
if(dep[u]<dep[v]) swap(u,v);
int df=dep[u]-dep[v],t=0;
while(df){
if(df&1){
ck3(lx,ln,u,t);
u=f[u][t];
}
t++;
df>>=1;
}
if(u==v) return ck2(lx,ln,w);
for(int i=18;i>=0;i--){
if(f[u][i]!=f[v][i]){
ck3(lx,ln,u,i);
ck3(lx,ln,v,i);
u=f[u][i];
v=f[v][i];
}
}
ck3(lx,ln,u,0);
ck3(lx,ln,v,0);
return ck2(lx,ln,w);
}
int main()
{
int n,m;
scanf("%d%d",&n,&m);
for(int i=0;i<m;i++)
scanf("%d%d%d",&q[i].u,&q[i].v,&q[i].w);
sort(q,q+m);
for(int i=1;i<=n;i++) fa[i]=i;
memset(head,-1,sizeof head);
memset(vis,0,sizeof vis);
tot=0;
int cnt=0;
long long ans=0;
for(int i=0;i<m;i++){
int u=q[i].u,v=q[i].v;
if(findset(u)==findset(v)) continue;
unionset(u,v);
vis[i]=1;
addedge(u,v,q[i].w);
addedge(v,u,q[i].w);
ans+=q[i].w;
if(++cnt==n-1) break;
}
init(n);
int z=0x3f3f3f3f;
for(int i=0;i<m;i++)
if(!vis[i]) z=min(z,LCA(q[i].u,q[i].v,q[i].w));
printf("%lld\n",ans+z);
return 0;
}