关押罪犯-详解-noip2010-并查集--搜索--二分图

2023-10-21 14:20

本文主要是介绍关押罪犯-详解-noip2010-并查集--搜索--二分图,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

关押罪犯 网址:https://vijos.org/p/1776

描述

S城现有两座监狱,一共关押着N名罪犯,编号分别为1~N。他们之间的关系自然也极不和谐。很多罪犯之间甚至积怨已久,如果客观条件具备则随时可能爆发冲突。我们用“怨气值”(一个正整数值)来表示某两名罪犯之间的仇恨程度,怨气值越大,则这两名罪犯之间的积怨越多。如果两名怨气值为c的罪犯被关押在同一监狱,他们俩之间会发生摩擦,并造成影响力为c的冲突事件。每年年末,警察局会将本年内监狱中的所有冲突事件按影响力从大到小排成一个列表,然后上报到S城Z市长那里。公务繁忙的Z市长只会去看列表中的第一个事件的影响力,如果影响很坏,他就会考虑撤换警察局长。在详细考察了N名罪犯间的矛盾关系后,警察局长觉得压力巨大。他准备将罪犯们在两座监狱内重新分配,以求产生的冲突事件影响力都较小,从而保住自己的乌纱帽。假设只要处于同一监狱内的某两个罪犯间有仇恨,那么他们一定会在每年的某个时候发生摩擦。那么,应如何分配罪犯,才能使Z市长看到的那个冲突事件的影响力最小?这个最小值是多少?

格式

输入格式

输入文件的每行中两个数之间用一个空格隔开。

第一行为两个正整数N和M,分别表示罪犯的数目以及存在仇恨的罪犯对数。

接下来的M行每行为三个正整数aj,bj,cj,表示aj号和bj号罪犯之间存在仇恨,其怨气值为cj。

数据保证1<=aj<=bj<=N,0<=cj<=1000000000,且每对罪犯组合只出现一次。

输出格式

输出文件共1行,为Z市长看到的那个冲突事件的影响力。如果本年内监狱中未发生任何冲突事件,请输出0。

样例1

样例输入1[复制]

4 6
1 4 2534
2 3 3512
1 2 28351
1 3 6618
2 4 1805
3 4 12884

样例输出1[复制]

3512

限制

每个测试点1s

提示

分配方法:市长看到的冲突事件影响力是3512(由2号和3号罪犯引发)。其他任何分法都不会比这个分法更优。

对于30%的数据有N≤15。

对于70%的数据有N≤2000,M≤50000。

对于100%的数据有N≤20000,M≤100000。


-----------

题目解析:

题意:按照样例最终分的结果是:

监狱1 : 1 4 被关押 他们中间会爆发2534的冲突

监狱2 :2  3被关押 他们会爆发3512冲突

这是所有冲突里面最大值最小的一个:


其他任何一种变动都会让12884 6618 28351 这3个比3512大的冲突产生,所以3512为题目所求,图中为最终分配


算法分析:

也就是说把尽量分开怒气值大的,分不下去了的怒气值就是最后的冲突值,关键怎么把这n个罪犯分到2个监狱里面

基本上第一步都是把m个怒气值从大到小排序

尝试下,解题过程

第1次分:1 2 28351 最大 

分法1:监狱1: 1 监狱2 :2

分法2:监狱1: 2 监狱2:1

第2次分:3 4 12884 次大,问题来了,3在监狱1、4在监狱2 还是 3在监狱2、4在监狱1????

分法1:监狱1: 1 3 监狱2: 2 4

分法2:监狱1 :1 4 监狱2: 2 3

分法3:监狱1: 2 3 监狱2: 1 4

分法4:监狱1: 2 4 监狱2: 1 3

第3次分:1 3 6618

分法1: 监狱1: 1 3  1监狱2:2 4 3  监狱1里面1 3 共存,这种分法不成立

分法2: 监狱1: 1 3 3 监狱2: 2 4 1 监狱1里面1 3 共存,这种分法不成立

分法3: 监狱1: 1 4 1 监狱2: 2 3 3  满足其实就是 1 4----2 3

分法4: 监狱1: 1 4 3 监狱2: 2 3 1 监狱2里面1 3共存,这种分法不成立

分法5:监狱1:  2 3 1 监狱2: 1 4 3 等价于分法4 不成立

分法6:监狱1: 2 3 3 监狱2: 1 4 1 等价于分法3 成立

分法7:监狱1: 2 4 1 监狱2: 1 3 3 等价于分法2 不成立

分法8:监狱1: 2 4 3 监狱2: 1 3 1 等价于分法1 不成立

第4次分:2 3 3512

第3次分后只有分法3.6可以继续分,那就再找个基础上继续分:

分法1:监狱1: 1 4 1 2 监狱2: 2 3 3 3 监狱1里面jy1[1]=1 jy2[1]=2 两者不能共存,但是监狱1里面jy1[1]=1 jy1[4]=2分一起了,这种分法不成立

分法2:监狱1: 1 4 1 3 监狱2: 2 3 3 1 监狱1里面jy1[1]=1 jy2[1]=2 两者不能共存,但是监狱2里面jy2[1]=2 jy2[4]=1分一起了,这种分法不成立

分法3:略 等价于1.2

分法4:略 等价于1.2

也就是,第4次肯定不能分,2和3没有办法在2个不同监狱,必然冲突,那么他们的怒气值3512就是所求的所有可能冲突里面,最大怒气值的最小值


由此可以尝试广度搜索,第i层表示要拆分第i组怒气值对,第i层的每个节点,表示第1组怒气对,第2组怒气对,,,,第i组怒气对,在监狱1,2的一种分法如图:


因为右孩子和左孩子表示的只是 2个监狱所关押的罪犯完全互换,对最终的冲突没有影响,左右只走左子树即可,监狱1,2只是为了表述方便定义的

那紧接着分析广搜的可行性,时空复杂度,首先就是每个节点的定义:

分析1:

struct Node{

   int jy1[M];

   int jy2[M];

};

按照监狱1: 1 4 1 监狱2: 2 3 3  满足其实就是 1 4----2 3  在第3次分的时候,虽然这两者等价,但是却不能记录成 1 4 ---2 3 是因为 

每个监狱的第x_1,x_2来说,还表示了他两的拆分关系,也就是他两是不能在一个监狱的信息而1 4 ---2 3 是体现的是12,34不能在一个,灭有体现1 3 不能在一起

从这个角度上讲,有m组怒气值,那每个监狱的大小就是jy1[M]了 M为10万

在第i层会有2^i-1个节点,要是广搜扩展,会炸锅的吧?????????????-

一个节点消耗 20*10^4*2*4(int) ~10^6~1MB——4GB的堆也就4000个节点  2^n ~4000 2^10~10^3 n~12 也就是基本第12层,第12组怒气值就可以爆了,而怒气值是10万

一共最多2万个罪犯,会走到第10万层才终止吗?

极端例子:

犯人1和其他 10万-1个犯人有怒气值

那么最终的节点结果是:

(1,1,1...1)(2,3,4...99999) 真的可以走到第10万层  但是貌似其他分支都可以被剪掉比如(1,1)(2,3) 和(1,3)(2,1)->这个明显会被剪掉---

如果采用,动态分配和释放空间的话,可以吗?????

另外个例子:

1   2

3  4

99999 100000 怒气值成对分布

那么显然可以出现(1,3)(2,4) 、(1,4)(2,3)类似排列分布了,到第100000/2 = 50000个节点,肯定会超空间的吧-------------------------

所以这种表示方式下,广搜不可行,深搜呢?

/****/

骗分导论中说:
在Windows XP SP2,Dev-cpp 下测试,深度约为130000;在Redflag Linux 7.0,gcc下测试,深度约为780000

感觉如果把Node写出全局变量,深搜应该是可以的,但是广搜相对来说,如果搜索到第k层所有节点都矛盾,那么第k组就是我们要输出的,后面不用再搜索

而深搜貌似也是搜索到第k层就可以了,因为第k层的所有节点都矛盾的话,那么第k+1层肯定也矛盾,直接就返回了

---------------------------------------------------------------------

深搜真的可以吗?

每个节点,都需要判断可行性,也就是加入新怒气对后是否产生矛盾点,也就是剪枝函数

判断条件1:jy1[x] 和 jy2[x] 是一对不能在一起的,那么在监狱1加入jy1[k]之后,在1.2.3..k-1里面找是否有jy2[k]数值出现,比如

样例:(1,3)(2,4) 加入1-3一种分法是:(1,3,1)(2,4,3) jy1[3]=1 jy2[3]=3互为冲突对,在jy1[1]=1 jy1[2]=3里面出现了3这个敌对项,这种分法不成立

同样监狱2也如此判断下 

朴素的循环一遍时间复杂度为o(n) 这里是n略为10万,那10万深度*10万判断 100亿  妥妥爆时间吧??????

时间优化:在这种离散、有序、有范围的查找里,二分效率很高,那维护Jy1,jy2有序首先得破坏jy1[x] jy2[x]敌对关系,这个关系破坏也没影响,因为只需要第k对的敌对关系

1..k-1既然可以放进来,说明他们是可以的,但维护jy1,jy2有序的话时间复杂度起码也得O(n)吧?10万*10万,妥妥炸,不过说到这里,就不得不提起并查集一个特点了:

优秀的查询性能,既然只看在不在一个集合那并查集很胜任啊

-------------------------------------------------

在谈论并查集来完成查找之前,说说,深搜广搜真的就不行了吗,一个爆空间,一个爆时间

先说空间:可以改成

struct Node{

  int jy1[20001];

 int jy2[20001];

};

因为前面讨论过了监狱里面的犯人顺序并不重要,而最多20000个犯人,所以空间优化成如上,广搜还是不行,深搜试试:

就算找到一个较小的anser 也无法用来剪枝,因为层次就代表着怒气值从大到小,肯定是从高到低,这简直就是一个因为缺乏剪枝这就是暴力枚举了,时间复杂度2^n次方

而且还是在利用在监狱1的 对应位置1 jy1[1]=1 表示犯人1在监狱1 jy1[x]=1表示犯人x在监狱1,这种简化了找某个数在监狱存在否的查询


//#include <StdAfx.h>
#include <stdlib.h>//system("pause")
#include <stdio.h>
#include <string>//string
#include <iostream>
#include <cstring>//memset
#include <algorithm>//sort
using namespace std;typedef struct ChongTu{int from;int to;int anger;
} ChongTu;
typedef struct Node{int jy1[20001];int jy2[20001];
}Node;ChongTu ct[100001];
Node nd,isUsed;
int n,m,anser=1e9;void Dfs(int k)
{if (k==m+1) {cout<<0;return;}//左分支int k1 = ct[k].from;//int k2 = ct[k].to;////看k2在监狱1里面是否出现,如果已经在,那k1放监狱1,k2放监狱2不可行//或者k1在监狱2里面出现,如果已经在,那么k1放监狱1,k2放监狱2不可行if (nd.jy1[k2]==1 || nd.jy2[k1]==1) {if  (anser>ct[k].anger) {anser = ct[k].anger;}}else //可以这样放,搜索下一层{//k1本来就在监狱1里面,那么搜完这层之后k1还在监狱1//k1如果本来不在监狱1,那么将其放在监狱1搜索后,要从监狱1里面移除int oldState1 = nd.jy1[k1];int oldState2 = nd.jy2[k2];nd.jy1[k1] = 1;//置标志位,第k组第1个犯人放入监狱1nd.jy2[k2] = 1;//置标志位,第k组第2个犯人放入监狱2Dfs(k+1);//还原原状态nd.jy1[k1] = oldState1;nd.jy2[k2] = oldState2;}//看k1在监狱1里面是否出现,如果已经在,那k2放监狱1,k1放监狱2不可行//或者k2在监狱2里面出现,如果已经在,那么k2放监狱1,k1放监狱2不可行if (nd.jy1[k1]==1 || nd.jy2[k2]==1){if  (anser>ct[k].anger) {anser = ct[k].anger;}}else{//k2本来就在监狱1里面,那么搜完这层之后k2还在监狱1//k2如果本来不在监狱1,那么将其放在监狱1搜索后,要从监狱1里面移除int oldState2 = nd.jy1[k2];int oldState1 = nd.jy2[k1];nd.jy1[k2] = 1;//k2放入监狱1nd.jy2[k1] = 1;//k1放入监狱2Dfs(k+1);//释放nd.jy1[k2] = oldState2;nd.jy2[k1] = oldState1;}
}int Cmp(ChongTu x, ChongTu y)
{if (x.anger>y.anger)return 1;else return 0;
}
int main()
{int i;//读入数据cin>>n>>m;for (i=1;i<=m;i++) cin>>ct[i].from>>ct[i].to>>ct[i].anger;sort(ct+1,ct+m+1,Cmp);//for (i=1; i<=m; i++) cout<<ct[i].from<<' '<<ct[i].to<<' '<<ct[i].anger<<endl;//测试sortDfs(1);cout<<anser;//system("pause");return 0;}
后面尝试了一些情况细节的处理,比如当m>1时初始 (1)(2) 不找(2)(1)Dfs(2)开始,当M<=1直接输出0

或者加了是否找到一个0  结果依然同上

//#include <StdAfx.h>
#include <stdlib.h>//system("pause")
#include <stdio.h>
#include <string>//string
#include <iostream>
#include <cstring>//memset
#include <algorithm>//sort
using namespace std;typedef struct ChongTu{int from;int to;int anger;
} ChongTu;
typedef struct Node{int jy1[20001];int jy2[20001];
}Node;ChongTu ct[100001];
Node nd,isUsed;
int n,m,anser=1e9;
int flag = 0;void Dfs(int k)
{if (flag==1) return;if (k==m+1 ) {cout<<0;flag=1;return;}//左分支int k1 = ct[k].from;//int k2 = ct[k].to;////看k2在监狱1里面是否出现,如果已经在,那k1放监狱1,k2放监狱2不可行//或者k1在监狱2里面出现,如果已经在,那么k1放监狱1,k2放监狱2不可行if (nd.jy1[k2]==1 || nd.jy2[k1]==1) {if  (anser>ct[k].anger) {anser = ct[k].anger;}}else //可以这样放,搜索下一层{//k1本来就在监狱1里面,那么搜完这层之后k1还在监狱1//k1如果本来不在监狱1,那么将其放在监狱1搜索后,要从监狱1里面移除int oldState1 = nd.jy1[k1];int oldState2 = nd.jy2[k2];nd.jy1[k1] = 1;//置标志位,第k组第1个犯人放入监狱1nd.jy2[k2] = 1;//置标志位,第k组第2个犯人放入监狱2Dfs(k+1);//还原原状态nd.jy1[k1] = oldState1;nd.jy2[k2] = oldState2;}//看k1在监狱1里面是否出现,如果已经在,那k2放监狱1,k1放监狱2不可行//或者k2在监狱2里面出现,如果已经在,那么k2放监狱1,k1放监狱2不可行if (nd.jy1[k1]==1 || nd.jy2[k2]==1){if  (anser>ct[k].anger) {anser = ct[k].anger;}}else{//k2本来就在监狱1里面,那么搜完这层之后k2还在监狱1//k2如果本来不在监狱1,那么将其放在监狱1搜索后,要从监狱1里面移除int oldState2 = nd.jy1[k2];int oldState1 = nd.jy2[k1];nd.jy1[k2] = 1;//k2放入监狱1nd.jy2[k1] = 1;//k1放入监狱2Dfs(k+1);//释放nd.jy1[k2] = oldState2;nd.jy2[k1] = oldState1;}
}int Cmp(ChongTu x, ChongTu y)
{if (x.anger>y.anger)return 1;else return 0;
}
int main()
{int i;//读入数据cin>>n>>m;for (i=1;i<=m;i++) cin>>ct[i].from>>ct[i].to>>ct[i].anger;sort(ct+1,ct+m+1,Cmp);//for (i=1; i<=m; i++) cout<<ct[i].from<<' '<<ct[i].to<<' '<<ct[i].anger<<endl;//测试sortint k1 = ct[1].from;//int k2 = ct[1].to;//nd.jy1[k1] = 1;nd.jy2[k2] = 1;//直接初始化第一层,从(1)(2)遍历,不走(2)(1)if (m<=1){cout<<0;}else Dfs(2);cout<<anser;//system("pause");return 0;}


后来,给m限定了个定值,然而过了4个点


int main()
{int i;//读入数据cin>>n>>m;for (i=1;i<=m;i++) cin>>ct[i].from>>ct[i].to>>ct[i].anger;sort(ct+1,ct+m+1,Cmp);//for (i=1; i<=m; i++) cout<<ct[i].from<<' '<<ct[i].to<<' '<<ct[i].anger<<endl;//测试sortint k1 = ct[1].from;//int k2 = ct[1].to;//nd.jy1[k1] = 1;nd.jy2[k2] = 1;//直接初始化第一层,从(1)(2)遍历,不走(2)(1)m=2500;//就这里if (m<=1){cout<<0;}else Dfs(2);cout<<anser;//system("pause");return 0;}

搜索真的没前途了吗。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。这道题目。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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在搜索里面,时间复杂度高的源头在于,当(1)(2)分割之后,(1,3)(2,4)和(1,4)(2,3)这两种情况不得不枚举,因为没有明确策略知道后面的谁在监狱1,谁在监狱2,也就是不知道怎么明确安排每一对怒气值的2人在各自哪个监狱。

也就是尝试,“从上往下”求解分配粗略的时候,因为要讨论的情况太多,导致进行不下去了。。。不得不转换思路了。。。。。

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各自在哪个监狱不好确定,但是哪2个不能在一个监狱,是很好确定的,怒气值排序后,从高到低,尽可能把他们分开。。。。

就算用并查集实现集合来表示监狱1,2,依然 会面临谁在1谁在2的分配问题,是白搭的。。。。。。。。。。。。。。。。

应该用并查集,把谁和谁不能在一起用表示出来

样例:

集合4个: 1   2   3    4

第1组: 1 2 28351 

1-2   3  4

第2组: 3 4 12884

1-2 3-4

第3组: 1 3  6618

2-1 -  3-4

岂不是成了 1 2 3 4 都两两不在同一监狱?本来想表示的是:

1-2  3-4 这样的一种集合关系,1 2,13,34不能在一起,但是2-3在一个集合里岂不也被定义成了不能在一起

|

3

----------------------------------------------------------------------------------------------

不能在一个监狱的表示方式:

第1组:1 2 如果 1为黑 那2为白

第2组:3 4 如果 3为黑2 那4为白2

第3组:1 3 两者均虽已涂色,但不是同一系颜色,那以1为准,3变为白,4变为黑

第4组:2 3 两者均已涂色,且是同一系列颜色,2为白,3为白,冲突,输出

-----------------------------------------------------------------------------------------------

       1    2     3     4

      -1    -1  -1    -1

k=0

第1.2组:0 1 2 3 表示 第0集合:0/2=1/2=0 为1,2点 第1集合 :2/2=3/2=1,为3,4点,且集合内部奇点和偶点表示不能放在一个监狱,对应的奇数的肯定在一个监狱,偶在一个

第3组1,3执行后:1为0 3为2 不在同一集合,集合合并,且刷新第1集合的点为:0 1 1 0 表示 12 点不共存 13 点不共存 3 4点共存同时也得出2 3必须一起 14必须一起

算法过程:k*2 k*2+1 表示集合k中互相不能在一起的元素

初始都为-1 表示都还没确定分配

从1..m循环

   查看from to 是否都为-1,如果都为-1 

          from=k*2;to=k*2+1;k++;这样from,to就被分到了集合k中

  否则 如果 from 为0 to 不为-1// from还没确定,但是to已经确定不能和谁在一起,以及必须和谁在一起了

         if to%2==-1 then from=to-1 else from=to+1

  否则 如果from不为-1 to 为-1

       if from%2==-1 then to=from-1 else to=from+1

  否则 如果from 不为-1 to 不为-1 //表示这两者都有确定不能和谁在一起

      if from/2==to/2 //表示2者在同一集合里面

            if from==to then print from和to的怒气值  ,结束//两者一致,表示之前已经确定在一个监狱了,而和当前想拆冲突

      if from/2 != to/2 //表示2者不在同一集合里面

           则将 根据 from 修改 to为to2 且把集合k2=to/2里面所有和to相等都改为to2 所有和to不等的改为from//时间复杂度为O(n)循环找一遍的话

循环结束

print 0

时间复杂度 应该是O(m^2) 居然过了


AC代码:

//#include <StdAfx.h>
#include <stdlib.h>//system("pause")
#include <stdio.h>
#include <string>//string
#include <iostream>
#include <cstring>//memset
#include <algorithm>//sort
using namespace std;typedef struct ChongTu{int from;int to;int anger;
} ChongTu;
typedef struct Node{int jy1[20001];int jy2[20001];
}Node;ChongTu ct[100001];
int jh[20001];//保存集合的数组
Node nd,isUsed;
int n,m,anser=1e9;
int flag = 0;
int k;int Cmp(ChongTu x, ChongTu y)
{if (x.anger>y.anger)return 1;else return 0;
}
int main()
{int i,j;//读入数据cin>>n>>m;for (i=1;i<=m;i++) cin>>ct[i].from>>ct[i].to>>ct[i].anger;sort(ct+1,ct+m+1,Cmp);//for (i=1; i<=m; i++) cout<<ct[i].from<<' '<<ct[i].to<<' '<<ct[i].anger<<endl;//测试sortmemset(jh,-1,sizeof(jh));//初始化for (i=1;i<=m;i++){int from = ct[i].from;int to  = ct[i].to;if (jh[from]==-1 && jh[to]==-1) //都还没确定不能和谁在一起{jh[from]=k*2;jh[to] = k*2+1;k++;//k从集合0 变为集合1}else if (jh[from]==-1 && jh[to]!=-1)//to确定了,from确定为to的同一集合且标记为to不能在一起的标志{jh[from] = jh[to]%2==0 ? jh[to]+1 :jh[to]-1; }else if (jh[from]!=-1 && jh[to]==-1)//from确定了,to还没有{jh[to] =jh[from]%2==0 ? jh[from]+1 : jh[from]-1;}else if (jh[from]!=-1 && jh[to]!=-1)//都有确定了{if (jh[from]/2==jh[to]/2)//如果两个在同一个集合{if (jh[from]%2==jh[to]%2)//如果两者相等表示,他两应该已经确定要关在一个监狱,也就是颜色一致,但目前要拆,矛盾输出{cout<<ct[i].anger;//	system("pause");return 0;}}else //两者没 在同一集合则合并 比如 1 2 3 4  集合0的0 1 集合1 的0 1{//将to的集合全部改为from的,并且和to值相等的全改为from的敌对,to不等的全改为fromint f0 = jh[from];int f1 = jh[from]%2==0 ? jh[from]+1 : jh[from]-1;int t0 = jh[to];int t1 = jh[to]%2 ==0 ? jh[to]+1 : jh[to]-1;for (j=1; j<=i; j++){if (jh[ ct[j].from] == t0) jh[ct[j].from]=f1;if (jh[ ct[j].to] == t0) jh[ct[j].to]=f1;if (jh[ ct[j].from ] == t1)  jh[ct[j].from]=f0;if (jh[ ct[j].to ] == t1) jh[ct[j].to]=f0;}}}}cout<<0;//走完循环,意味着切割完毕//system("pause");return 0;}

其实,上面这个就是个不停的染色,变色的过程

-------------------------------------------------------------------------

在利用 可以确定哪些人不能关在一个监狱 求解的过程中,分析解集合的意义如下

jh[x] 存储的是x节点的集合信息+他自身标注自己不能和谁在一起,能和谁一起的信息

集合信息是: jh[x] / 2 

节点自身信息:jh[x]%2 也就是利用奇偶性,或者说,同属jh[x]/2里面的点,要么值为jh[x] 要么为jh[x]%2==0 ? jh[x]+1 :jh[x]-1; 相同代表同一监狱,不同意味不同监狱,不需要知道让人头疼的到底在哪个监狱,只需要知道可以轻松获知的和谁在一个,和谁不在一个,最后分成2批后,分开关在哪个监狱都是合乎题目要求的

分析上述存储结构和算法,其实关键点就在于

1、判断from和to是否是同一集合

2、如果同属一个集合,那from和to两者的本身性质是否一样,也就是奇偶性是否相同(相同则也就意味着他2已经一个监狱了,再拆开矛盾,不同则意味着可行)

3、如果不是同一集合,那么两个集合就需要合并

4、如果不是同一集合,集合合并的同时还要依据from的奇偶性,来设置to所在集合所有元素的奇偶性

     如果from 为奇,则to所在集合中和to性质相同的所有点,都应更改为偶;和to不同的,都应修改为奇

    如果From为偶,则to所在集合中和to性质相同的所有点,都应更改为奇;和to不同的,都应修改为偶

-------------------------------------

集合的合并,2点是否同一集合,这些特征,擅长此道的非并查集了吧??????

关键在于,点本身的奇偶性,怎么样来表述

可以再开一个数组来保存节点当前的奇偶性也就是01 复杂度为O(M*N)


//#include <StdAfx.h>
#include <stdlib.h>//system("pause")
#include <stdio.h>
#include <string>//string
#include <iostream>
#include <cstring>//memset
#include <algorithm>//sort
using namespace std;typedef struct ChongTu{int from;int to;int anger;
} ChongTu;
typedef struct Node{int jy1[20001];int jy2[20001];
}Node;ChongTu ct[100001];
int father[20001];//保存集合组成信息
int jiou[20001];//保存节点的奇偶性
//Node nd,isUsed;
int n,m,anser=1e9;
int flag = 0;
int k;int Cmp(ChongTu x, ChongTu y)
{if (x.anger>y.anger)return 1;else return 0;
}
int Find(int x)
{//递归终止条件if (x==father[x]) //根节点,返回return x;int fatherX = father[x];//在树中向上递归一层int rootX = Find(fatherX);//找到双亲节点的根节点,那么肯定也是孩子节点的根节点,每一层向上递归,直到//根节点返回,返回root,那么在每一层的rootX均是最终的根节点root,//顺手压缩路径,之所以可以压缩是因为集合无序,形态不重要,在查询和合并操作里面并不影响father[x] = rootX;//让每个路径上的节点都指向根节点return rootX;}
int main()
{int i,j;//读入数据cin>>n>>m;for (i=1;i<=m;i++) cin>>ct[i].from>>ct[i].to>>ct[i].anger;sort(ct+1,ct+m+1,Cmp);//for (i=1; i<=m; i++) cout<<ct[i].from<<' '<<ct[i].to<<' '<<ct[i].anger<<endl;//测试sortmemset(jiou,-1,sizeof(jiou));//初始化为全部未确定for (i=1;i<=n;i++) father[i] = i;//并查集初始化每个节点为根节点,也就是独立的集合//开始集合的合并,合并那些不能在一起的for (i=1; i<=m; i++){int from = ct[i].from;int to = ct[i].to;//判断2者是否都还没确定,也等价于2者分属不同集合if (jiou[from]==-1 && jiou[to]==-1)//合并2者{father[from] = to;//集合合并jiou[from]=0;jiou[to] = 1;//确定各自性质,其实奇偶反过来写10也一样}else if (jiou[from]==-1 && jiou[to]!=-1)//表示from还没确定,是个独立集合,to已经在一个集合里,两者分属于不同集合{father[from] = to;//这里不能写成father[to] = from;,原因在于并查集在利用树表示集合的时候,只有根节点没有双亲,father[root]是空的//其他的孩子节点的father[x] 都指向了双亲节点,在不知道to是否是根节点的情况下,写fahter[to] = from;会将to从原树中剥离出来,脱离集合//而from是一个只包含自己的集合,根节点就是他自己所以可以father[from]=tojiou[from] = jiou[to] ==0 ? 1 : 0;//如果to为偶,则from为奇,to为奇,则From为偶 }else if (jiou[from]!=-1 && jiou[to]==-1)//表示from确定。to没确定,两者属于不同集合{father[to] = from;//理由同上,不能写成father[from]=to;jiou[to] = jiou[from]==0 ? 1 : 0;}else if (jiou[from]!=-1 && jiou[to]!=-1) //都没确定,其实意味着分属于2个元素个数大于1的集合{int rootFrom = Find(from);//找到from根节点int rootTo = Find(to);//找到to的根节点if (rootFrom==rootTo)//意味着两者属于同一集合!!!!!!!!!!!!{if (jiou[from]==jiou[to]) {//意味着这2个已经确定为同一个监狱了,但当前想拆开,矛盾,输出cout<<ct[i].anger;//system("pause");return 0;}}else//两者属于不同集合,集合合并,并更改集合里面元素的性质{//更改to中集合元素性质//两者奇偶不同则不用更改,直接合并即可,相同则需要将to中的整体翻转if (jiou[from] == jiou[to]){for (j=1; j<=n; j++)//降低搜索个数{if (Find(j)==rootTo)//同一集合则翻转奇偶{jiou[j] = jiou[j]==0?1:0;}//if (Find(ct[j].to) == rootTo){//	jiou[ct[j].to] = jiou[ct[j].to]==0?1:0;}}}//翻转完毕后合并2个集合father[rootFrom] = rootTo;//根节点的合并}}}cout<<0;//走完循环,意味着切割完毕//system("pause");return 0;}

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接上--------

上面的时间复杂度为o(n*m),关键点就在于,在合并2个集合的时候,要根据from 来刷新to中所有节点的奇偶性,比如from为0 to 为0 那合并后,to该为1,to所在集合所有0都变为1,所有1都变为0

这个合并集合的同时要刷新集合,并没有凸显并查集的优势,问题产生的源头就在于这里 表示 不能在一起,利用的同在一个集合且两者奇偶性不同,利用的是相对性

比如集合里面如1 为0 2 为1 和1为1 2为0 表示的是一回事,到底集合里的犯人1和谁在一起,不能和谁在一起,要靠和1奇偶性相同与否来判断,而不是说,根据犯人“自身”的一个不变化的量来确定

如果要不刷新,就必须找个 元素 本身不用变化的量,来表述,元素1和元素2不能在一起的这个性质

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将原先的相对关系固化到元素本身 比如 1,2 同一集合,1,2奇偶不同,干脆定义个1 偶数1 2 偶数2 

其中偶数X表示,谁和偶数X在一个集合,就表示,谁不能和对应的x在同一个监狱

那样在合并from to所在的集合时,from和to当做奇数的from 和to

如果2者不在同一集合,则意味着from to可以确定不在一起,集合合并,合并From所在集合和偶数to所在的集合,来表示to和from不能在一起,这样的话from和偶数to性质,奇偶相反,不用刷新;同样to也和偶数From合并表示from和to不能在一起,这样双方相互合并,才能明确表示清楚 from:0 -to 1 to 0 -from 1这两种等价的状态,也就是,问谁 不能和to在一起,只需要看偶数to里面的非偶数值,问谁不能和from在一起,只需要看偶数From所在集合的非偶数,这样才能表示from to相互不在一起的这个关系

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在并查集里面,开了一个2*n的数组

用1+n 来表示这个1的偶数1,也就是谁不能和1在一起

在看题解过程中,一直很难理解,想到这种解法的人,到底是如何想到这种表示方法的,如何想到开2*n数组,来实现并查集合并操作的无刷新

包括以上所有的思维过程,都是在往下找啊找,直到写到这里,还是依然不很能融会贯通这种实现

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//#include <StdAfx.h>
#include <stdlib.h>//system("pause")
#include <stdio.h>
#include <string>//string
#include <iostream>
#include <cstring>//memset
#include <algorithm>//sort
using namespace std;typedef struct ChongTu{int from;int to;int anger;
} ChongTu;
ChongTu ct[100001];//这么大的数据量必须放到全局变量,在空间提前分配,局部定义报错
int n,m;
int father[40001];//按照2*n来开数组,保存并查集,也就是对应点x的双亲节点为father[x]
//拿来给sort的比较函数
int Cmp(ChongTu a, ChongTu b)
{if (a.anger>b.anger) return 1;else return 0;
}
//找根节点同时路径压缩下
int Find(int x)
{if (x==father[x]) return x;//如果自身和双亲节点一样,则为根节点,输出else //如果自身和双亲节点不一样,向上递归找根节点{int fatherX = father[x];//找x的双亲节点int rootFatherX = Find(fatherX);//找到的双亲节点的根节点肯定也是x的根节点//路径压缩,整个路径x>fatherX>fatherfatherX...>root//只有找到root递归结束返回也就是每一次递归的rootFatherX1=rootFaherX2=...=root//并查集这棵树,形态怎么样的无所谓,因为最终表示的是一个集合,集合无序,只要//节点x,y在同一颗树上,那么他们必然拥有共同的根节点,也就是他们同属一个集合//并查集:查询是否同一个结合,合并2个集合,也就是完成了这个2个操作//所以我们在每一层递归后,都将当前节点的双亲节点修改为根节点,达到降低树高度//优化下次查询的目的,每次查询的复杂度本身就是和树高相关,和路径上节点数相关//高度越小,路径节点数越少,递归也越可以尽早结束father[x] = rootFatherX;return rootFatherX;//返回最终结果		}/*上面的写法,直观但是不简练,更简单写法:return x==father[x] ? x : father[x]=Find(father[x]);*/
}int main()
{int i,j,k;//读入数据cin>>n>>m;for (i=1; i<=m; i++) cin>>ct[i].from>>ct[i].to>>ct[i].anger;//排序,按照怒气值从大到小sort(ct+1,ct+m+1,Cmp);//for (i=1; i<=m; i++) cout<<ct[i].from<<' '<<ct[i].to<< ' ' <<ct[i].anger<<endl;//测试排序//开始按照怒气值大小,把不能在一起的放在一个集合里面,直到出现冲突//初始化for (i=1; i<=n*2;i++) father[i]=i;//每个节点都弄成根节点for (i=1; i<=m; i++){int rootFrom = Find(ct[i].from);//找第i个冲突中罪犯from的所在集合的根节点int rootTo = Find(ct[i].to);//找第i个冲突中罪犯to的所在集合的根节点//这两个罪犯已经在同一个集合,也就是意味着,在满足按照1..i-1的罪犯拆开的情况下//i.from 和 i.to 必须已经在同一个监狱了//而当前想i.from 和 i.to 拆开,让他们不在同一监狱,会导致前面i..i-1某个较大冲突的不成立//也就是i这对不能拆,只能在一起,那也就是找到了,题目里希望的尽可能小的最大冲突值//输出if (rootFrom==rootTo){cout<<ct[i].anger;//system("pause");return 0;}//rootFrom!=rootTo则意味着from和to没在一个集合,意味着他两在不违背1...i-1拆开的//基础上可以不在同一个监狱,怎么样表示他2个不在同一监狱呢?//让from和to+n(和to+n在一个集合的,就表示不能和to在同一个监狱)在一个集合//同样让to 和from+n在一个集合来表示to和from不能在同一个监狱//并查集的合并操作,根节点相连int rootToN = Find(ct[i].to+n);//to+n表示不能和to在同一个监狱,找它的根节点int rootFromN = Find(ct[i].from+n);//from+n表示不能和from在同一监狱,找它的根节点father[rootFrom] = rootToN;//from和to+n集合合并,表示From和to不在一个监狱father[rootTo] = rootFromN;//to和from+n集合合并,表示to和from不在一个监狱}cout<<0;//走完循环,意味着n个罪犯有怒气矛盾的都拆开了,没有冲突//system("pause");return 0;
}

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以前很多题目的并查集,之所以可以直接合并而无刷新操作,是感觉他们同一类别或者说同一“”属性“”,如同数组的每个元素类型一致,而在本题中,如果是同在一座监狱的行成一个集合,那么显然直接合并就可以;题目能确定的是不在一个监狱放在一个集合里面,

“同在”:类型X + 类型X 合并操作是+    

 “不在”:类型X-类型X  转成 类型X+(对立类型X) 这样每个X本身性质不变可以直接合并而无需刷新改变操作

???????????????????以上全是歪理感受

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在由下而上,由结果倒推来验证条件,逼近问题里面,还有一个经典的算法是二分答案

题目明确来分谁在哪个监狱,从上往下推结果不好走,那猜测结果,看哪个冲突值是所有冲突里面的最小值,最大值里找最小值,可以满足题意,

二分求解答案三特征:结果的可能范围要区间明确, 离散,单调有序

冲突值肯定在【0,100000】里,整数所以离散,整数所以单调有序

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验证枚举的怒气值的条件呢?比如预期的怒气值是5000,5000这个怒气值上限的情况下,能把所有犯人分到2监狱吗,也就是冲突对里面所有大于等于5000的边,能把图分成个二分图吗

如果怒气值大于等于X的边可以将其分为二分图,就就意味这个值是可以的,在找找还有没有比他更小的,如果分不了二分图,那就说明这个怒气值小了,在比他大的里面找找能分的

所以外层二分答案,判断预期结果是否可行,用的是二分图染色,看能否染成

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#include<cstdio>
#include<vector>
#include<cstring>
using namespace std;const int N=20000+5;int n;struct E{int to,v;
};
vector<E>g[N];int color[N];
bool vis[N];
bool dfs(int colo,int p,int top){if(color[p]==-colo)return 1;color[p]=colo;if(vis[p])return 0;vis[p]=1;for(int i=0;i<(int)g[p].size();i++)if(g[p][i].v>top){if(dfs(-colo,g[p][i].to,top))return 1; }return 0;
}
bool tryit(int top){memset(color,0,sizeof(color));memset(vis,0,sizeof(vis));for(int i=1;i<=n;i++)if(!vis[i])if(dfs(1,i,top))return 0;return 1;
}int main()
{freopen("prison1.in","r",stdin);freopen("prison1.out","w",stdout);int m;scanf("%d%d",&n,&m);for(int i=0;i<m;i++){int a,b,c;scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);E pu=(E){b,c};g[a].push_back(pu);pu.to=a;g[b].push_back(pu);}
/*	for(int i=1;i<=n;i++){printf("%d:",i);for(int j=0;j<g[i].size();j++)printf("%d ",g[i][j].to);printf("\n");}*/int l=0,r=1000000000+1,mid;while(l<r){//[l,r);mid=(l+r)/2;
//		printf("%d %d %d\n",l,mid,r);if(tryit(mid)){r=mid;}else{l=mid+1;}}mid=(l+r)/2;printf("%d",mid);fclose(stdout);return 0;
}


-----------------------------------------

总结:1、深搜,广搜,因为只写了一个代码,对其时间空间复杂度的分析可能会存在些问题

            2、关键就是并查集的那种2*n   x和x+n这种解题思路,在脑子里一直串联不起来,形不成一个通路,怎么就可以这样表示了

  所以一直尝试分析是如何想到这种解法的,言语有些混乱不清,一如我的脑中乱序

           3、二分答案,是从小向上求解;并查集应该是从上往下,包括条件的变形:找谁和谁不能在一起;也是一个最初的条件????

          4、论集合的查询合并效率,并查集,洋气

                论可以暴力枚举答案,如果可以二分一般都是log2 N * N的效率乃至更高吧

         5、题目里面既然透露着要对怒气值排序,起码时间复杂度的N*logN吧,所以设计一个N2或者n*logN效率的算法应该是可以ac的

         6、一旦数据量上100000,20000,是不是就意味深搜,广搜,暴力枚举就落伍了????包括动归,动归开数组一般的n*n吧,所以这是不是一个暗示,暗示我们二分答案,二分图染色,并查集之类的,高效率策略了?????

         7、虫食算那个,26个的字母,优化不好的搜索都能超时,那可想而知,这种数据量的题目,应该不会考察二分图染色,二分查找二分答案,并查集之类的吧?数据范围太小没意思了就,那估计想考的是不是就是模拟,枚举,搜索了?

        8、纯属猜测。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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多有不当,望批评指正,共同进步。。。。。。。。。。。

end.....


          

                   








这篇关于关押罪犯-详解-noip2010-并查集--搜索--二分图的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/254945

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