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君よ いっそいっそ いなくなれ 変わらない このままなら
显然题中生成的BST就是笛卡尔树,但是如果因此就往子树合并类的DP想的话就寄了(比如我)。 正确的做法是,将点的深度转化为祖先的个数,进而转化为每个点成为它祖先的方案数。即 $$Ans_u=\sum_v{\sum_{BST} [v\in anc(u) ]}$$ 而 $ [v\in anc(u) ]$ 的充要条件是 $v$ 是 $u,v$ 间的最小值。
如果不考虑 $(u,v)$ 的限制,计算恰有 $k$ 个逆序对的排列数是经典的。令 $f_{i,j}$ 表示 $i$ 个数的排列,已有 $j$ 个逆序对的方案数,枚举 $p_i$ 与前 $i-1$ 位的相对大小,有 $$f_{i,j}=\sum_{k=0}^{i-1} f_{i-1,j-k}$$ 这是可以写作生成函数的,令 $F_i=\sum f_{i,j}x^j$,有 $$F_n=\frac{\prod_{i=1}^n(1-x^i)}{(1-x)^n}$$ 这允许我们 $O(n^3)$ 的计算总方案数。
现在有了 $(u,v)$ 的限制,先考虑 $u>v$ 的情况。 注意到上面的DP实际上是在往排列中一个一个塞数,而往最前端塞和最后端塞实际上是等价的。 那我们可以先将 $u,v$ 间的数先塞完,那么其它数就跟正常一样的。而增加的限制无非就是在塞 $v$ 的时候令 $k=0$,因为 $v$ 最小,无法产生逆序对。记 $L=u-v+1$,那么我们只用撤销第 $L$ 次转移,即 $$G=\frac{\prod_{i=1}^n(1-x^i)}{(1-x)^n} \frac{1-x}{1-x^L}$$ 那么当前的贡献就是 $[x^k]G$。 上面的式子直接算的话是 $O(n^4)$ 的。 我们可以先预处理 $\prod_{i=1}^n(1-x^i)$,并递推求出 $(1-x)^{n-1}G$,然后计算 $[x^k]G$,就可以做到 $O(n^3)$了。
对于 $u<v$ 的情况,无非就是在塞 $v$ 的时候令 $k=L-1$,做法是类似的,不再赘述。 注意到还有 $u=v$ 的贡献,其实就是没有限制的方案数。 于是总时间复杂度 $O(n^3)$。
题目3357 [USACO19 Dec Platinum]Tree Depth
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2024-03-29 21:07:05
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我等必将复起,古木已发新枝。
前置是Pro3575。 首先把二分图判掉。 回顾一下我们的连边方式可以发现,图中的边只有三类: 1. $(x-1,y-1) \to (x,y)$. 2. $(x-1,y+1) \to (x,y)$. 3. $(x,x+1) \to (x,x+1)$. 显然,每层的方案数互不影响,于是我们可以逐层计算,最后乘在一起即可。
根据有关链头的分析,我们不难得到一个DP: 令 $f_{i,j}$ 表示考虑前 $i$ 个点,且第 $i$ 个点向右留了 $j$ 个链头的方案数。 考虑从 $f_{i-1,k}$ 转移到 $f_{i,j}$。那么 $i$ 中的 $j$ 个点继承前面的链头,剩下 $cnt_i-j$ 个点去连 $fa_i$,那么有 $$f_{i,j} \gets f_{i-1,k} C_{cnt_i}^{j} (2^{cnt_{fa_i}}-1)^{cnt_i-j} g(cnt_{i-1},k,cnt_i,j)$$ 其中 $g(n,x,m,y)$ 表示在数量分别为 $n,m$ 的两组点之间连边,使得第一组的前 $x$ 个点以及第二组的前 $y$ 个点都有连边的方案数。 枚举 $x$ 个点中不合法的个数进行容斥,得到 $$g(n,x,m,y)=\sum_{i=0}^{x}(-1)^i C_{x}^{i} (2^{n-i}-1)^y\ 2^{(n-i)(m-y)}$$ 转移是有条件的。当 $i$ 为层左端时,$j=0$。当 $fa_i$ 不存在时,$j=cnt_i$。
最后是统计答案。 若本层的右端不是 $(x,x+1)$,那么贡献就是 $f_{i,0}$。 否则,$f_{i,j}$ 需要乘上其内部连边的方案数。不难发现就是在 $cnt_i$ 个点间任意连边(可以自环),使得前 $j$ 个点都有连边的方案数,记作 $h(cnt_i,j)$。 类似的容斥,得到 $$h(n,x)=\sum_{i=0}^x (-1)^i C_{x}^{i} 2^{\frac{(n-i)(n-i+1)}{2}}$$ 最终对答案的贡献就是 $\sum f_{i,j}h(cnt_i,j)$。
然后是节点 1 的保留节目。注意到如果节点 1 有自环,那么这个自环在新图中也是必须有的,而我们会当做有无均可计算,所以答案需要 $/2$。 恰当的预处理可以做到时间复杂度 $O(n^3)$。 实际上还有 $O(n^2)$ 的原神做法,但是我不会。一定是原神等级太低导致的。
题目3576 [USACO21Feb Platinum]图的计数(Counting Graphs)
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2024-03-23 22:42:12
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只要不失去你的崇高,整个世界都将为你敞开。
喜报:本人在写完本文后,由于网站自动注销,且文章没有保存,成功丢失了全稿。现在这篇是本人又码了一遍得到了。令人忍俊不禁。
注意到 $f$ 只与原图的奇/偶最短路有关,那么每个点在两个图上的奇/偶最短路应该都是相同的。 若原图是二分图,那么答案为任意一棵生成树。 否则,所有点的奇/偶最短路均存在,记作 $(x,y)$。又发现两者的顺序无影响,于是不妨令 $x \lt y$。 考虑一个点 $(x,y)$ 的连边方式: 1. $(x-1,y-1) \to (x,y)$. 2. $(x-1,y+1) \to (x,y) \gets (x+1,y-1)$. 3. $(x-1,x+2) \to (x,x+1) \gets (x,x+1)$. 实际上③是②在 $y=x+1$ 时的特殊情况,但是很有用。
注意到②③中 $x+y$ 是不变的,这启示我们将点按照 $x+y$ 分层。而①中又有 $y-x$ 不变,这启示我们在每层中按照 $y-x$ 升序。 此时我们的连边方式就变得直观了。考虑在以 $x+y$ 为横轴,$y-x$ 为纵轴的坐标系中,我们的连边方式体现为: 1. 向正下方的点连边(如果存在)。 2. 向左右的点分别连边 (如果存在)。 3. 每层最右侧的点,若是 $(x,x+1)$,那么它可以和自己连边。 可以画个图理解一下。 显然①是最划算的,但问题是 $(x-1,y-1)$ 可能不存在,此时我们必须使用②③。 分析一下②③,可以发现本质是将一条链不断往右延伸,并最终在 $(x,x+1)$ 内部消化。显然我们应该将链两两配对,来省去一般代价。
现在我们来分讨一下策略。 考虑点 $(x,y)$,记它包含 $cnt$ 个节点,令 $(x-1,y-1)=fa,(x-1,y+1)=lst$,那么: 1. 若 $fa$ 存在, $lst$ 不存在。那么就直接全连①即可,不向后面留任何链头。 2. 若 $fa$ 不存在, $lst$ 存在。那么就只能全连②,并向后留 $cnt$ 个链头。 3. 若 $fa$ 与 $lst$ 均存在。分析一下可以发现,我们应该让前面的链头尽量分散地连到当前点,再向右传递下去。如果还有剩的,就用①连。 4. 若 $fa$ 与 $lst$ 均不存在。显然这是不可能出现的,因为原图的存在实际上已经为有解做了保障。 可以发现,只有②会产生链头。 最后我们会到达本层的最右端。 若它为 $(x,x+1)$。记它后面还有 $c$ 个链头,通过两两配对,只需要 $\left \lceil \frac{c}{2} \right \rceil $ 的代价。 否则,因为有解,本层一定不存在任何链头。
其实还没完,由于节点 1 并不需要连边,需要特殊处理。要留意一下节点 1 有自环的情况。 可以用 map 之类的实现,时间复杂度 $O(n\log n)$。
题目3575 [USACO21Feb Platinum]Minimizing Edges
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2024-03-23 22:39:14
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Link. 有附加内容。懒得搬了。 最喜欢的一集。 题目的要求十分简洁,但是贡献的计算非常繁琐诡异,而 $n$ 非常小。基本上可以直接放弃别的想法直奔网络流了。 观察一下贡献的形式,发现 $d_{i, j}$ 的贡献方式是我们熟悉的,可以用最大权闭合子图的模型来描述。所以考虑一下最小割。 除了 $d_{i, j}$ 我们还有一个 $mx^2 + cx$ 的贡献。这两个贡献仍然可以看作最大权闭合子图。具体地,选上 $d_{i, i}$ 后会产生 $ma_i^2$ 的代价,如果之前已经产生过了则无所谓。给每种类型建一个点即可。 类似地,$cx$ 可以平摊到每次选 $x$ 的位置上,对 $d_{i, i}$ 对应的 $a_i$ 建立点 $A_i$ 并连边,表示选上 $d_{i, i}$ 则必须选上 $-a_i$。 然后就没了。讲一下最大权闭合子图,考虑这样一个模型:给定一张 $n$ 个点 $m$ 条边的有向图。每个点有代价 $a_i$,可正可负。你可以选上一些点,你的分数是你选的点的 $a$ 之和。但是选点有限制,选上一个点 $x$ 则必须选上 $x$ 能到达的所有点。求最大分数。 这个过程可以看作,选一些正权点,为了得到它们的权值不得不割舍一些负权点的代价。 于是考虑转化一下限制,改写成:选一些正权点,选上一个点后必须选上其所能到达的负权点。 这样做的好处在于,即简化了问题,又保证答案不会改变。感觉非常妙。 然后就是最小割建模。建立源汇点 $S, T$,对于每个正权点 $i$,连 $S\to i$,流量为 $a_i$。对于每个负权点 $i$,连 $i\to T$,流量 $-a_i$。对于正权点 $i$ 和其所能到达的负权点 $j$,连边 $i\to j$,流量 $+\infty$。答案即为正权点权值和减去最小割。
题目2919 [HEOI 2017] 寿司餐厅
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2024-03-20 22:42:25
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首先建立超源点和超汇点,源点与类型相连,试题与汇点相连,类型与对应试题相连 之后考虑边的容量 每种类型需要的试题有多道,所以源点与类型的边的容量应为该类型所需试题的数量 一道题只有一个,所以试题与汇点的边的容量为1,同理类型与试题的边的容量也为1 求最大流后进行判断,如果最大流等于m,那么寻找容量为0的边对应的类型和试题输出,否则无解
题目732 [网络流24题] 试题库
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2024-03-16 18:09:03
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将每天拆成两个点,i点用于接收干净餐巾,i'点用于接收脏餐巾,那么: ·从i向T连流量为Ri,费用为0的边,如果满流则表示当天的餐巾数量足够 ·从S向i'连流量为Ri,费用为0的边,表示每天结束时接收到Ri块脏餐巾 ·从S向i连流量为∞,费用为p的边,表示每天开始时购买餐巾 ·从i'向i+m连流量为∞,费用为f的边,表示送快洗 ·从i'向i+n连流量为∞,费用为s的边,表示送慢洗 ·从i'向(i+1)'连流量为∞,费用为0的边,表示将脏餐巾留到下一天 之后求最小费用最大流即可
题目461 [网络流24题] 餐巾
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2024-03-16 17:14:14
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