• [cf917D]Stranger Trees


    做法1:

    考虑矩阵树定理,令树上的边边权为$x$,非树边边权为1,以此得到矩阵$M$,则$det(M)$的$k$次项系数恰为含有$k$条树边的方案数

    关于求$det(M)$这个多项式,可以暴力插$xin [0,n]$并通过高斯消元求出其答案,再通过拉格朗日插值法求出此多项式,复杂度为$o(n^{4})$

    做法2:

    考虑暴力枚举树上的$k$条边,其将原图分为$n-k$个连通块,假设其中第$i$个连通块点数为$x_{i}$,下面求出此时对应的树的数量(忽略其余树边不能被选的条件)——

    (为了方便,以下令$m=n-k$,即连通块数)

    将一个连通块作为一个点,枚举第$i$个连通块的度$r_{i}$,根据perfer序列,即要求$i$在长为$m-2$的序列中恰好出现$r_{i}-1$次,可得此时对应的方案数为$frac{(m-2)!}{prod_{i=1}^{m}(r_{i}-1)!}$

    (对于度数,要求$sum_{i=1}^{m}(r_{i}-1)=m-2$)

    另外每一条边在对应连通块还有$x_{i}$个选择,总答案即
    $$
    sum_{r_{i}in Z^{+},sum_{i=1}^{m}(r_{i}-1)=m-2}frac{(m-2)!prod_{i=1}^{m}x_{i}^{r_{i}}}{prod_{i=1}^{m}(r_{i}-1)!}
    $$
    考虑$(sum_{i=1}^{m}x_{i})^{m-2}$,以$r_{i}-1$作为每一个的次数,答案即
    $$
    sum_{r_{i}in Z^{+},sum_{i=1}^{m}(r_{i}-1)=m-2}frac{(m-2)!prod_{i=1}^{m}x_{i}^{r_{i}+1}}{prod_{i=1}^{m}(r_{i}-1)!}
    $$
    对比两式,发现前者即后者乘上$prod_{i=1}^{m}x_{i}$,因此对应的树的数量即$n^{m-2}prod_{i=1}^{m}x_{i}$(显然有$sum_{i=1}^{m}x_{i}=n$)

    关于$prod_{i=1}^{m}x_{i}$,即可看作每一个连通块内选择一个点,因此即对原树进行树形dp——

    令$f_{i,j,0/1}$表示以$i$为根的子树中、选择$j$条边、与$i$相连的连通块是否选择对应的点,转移即类似背包,复杂度即是$o(n^{2})$的(每一个点转移到父亲的复杂度为$sz_{k}(sz_{fa}-sz_{k})$)

    令$S_{i}=n^{n-i-2}f_{1,i,1}$,$ans_{i}$为答案,注意到我们忽略了其余树边也不能被选择的条件,因此$S_{i}$并不是真正的答案,而不难得到其与$ans_{i}$有以下关系:$S_{i}=sum_{j=i}^{n-1}{jchoose i}ans_{j}$

    (关于这个式子,$j$即枚举所有树中其最后实际上选的边数,其贡献即${jchoose i}ans_{j}$)

    由此,从后往前以此求出$ans_{i}$即可

    这一做法的时间复杂度为$o(n^{2})$,更为优秀(代码中即此做法)

     1 #include<bits/stdc++.h>
     2 using namespace std;
     3 #define N 105
     4 #define mod 1000000007 
     5 struct Edge{
     6     int nex,to;
     7 }edge[N<<1];
     8 int E,n,m,x,y,head[N],sz[N],f[N][N][2],g[N][2],c[N][N],ans[N];
     9 void add(int x,int y){
    10     edge[E].nex=head[x];
    11     edge[E].to=y;
    12     head[x]=E++;
    13 }
    14 void dfs(int k,int fa){
    15     sz[k]=f[k][0][0]=f[k][0][1]=1;
    16     for(int i=head[k];i!=-1;i=edge[i].nex)
    17         if (edge[i].to!=fa){
    18             dfs(edge[i].to,k);
    19             for(int j=0;j<sz[k];j++){
    20                 g[j][0]=f[k][j][0],g[j][1]=f[k][j][1];
    21                 f[k][j][0]=f[k][j][1]=0;
    22             }
    23             for(int j=0;j<sz[k];j++)
    24                 for(int l=0;l<sz[edge[i].to];l++){
    25                     f[k][j+l][0]=(f[k][j+l][0]+1LL*g[j][0]*f[edge[i].to][l][1])%mod;
    26                     f[k][j+l][1]=(f[k][j+l][1]+1LL*g[j][1]*f[edge[i].to][l][1])%mod;
    27                     f[k][j+l+1][0]=(f[k][j+l+1][0]+1LL*g[j][0]*f[edge[i].to][l][0])%mod;
    28                     f[k][j+l+1][1]=(f[k][j+l+1][1]+1LL*g[j][0]*f[edge[i].to][l][1]+1LL*g[j][1]*f[edge[i].to][l][0])%mod;
    29                 }
    30             sz[k]+=sz[edge[i].to];
    31         }
    32 }
    33 int main(){
    34     scanf("%d",&n);
    35     memset(head,-1,sizeof(head));
    36     for(int i=1;i<n;i++){
    37         scanf("%d%d",&x,&y);
    38         add(x,y);
    39         add(y,x);
    40     }
    41     dfs(1,0);
    42     for(int i=0;i<n;i++)
    43         if (i==n-1)ans[i]=1;
    44         else{
    45             ans[i]=f[1][i][1];
    46             for(int j=1;j<=n-i-2;j++)ans[i]=1LL*ans[i]*n%mod;
    47         }
    48     for(int i=0;i<n;i++){
    49         c[i][0]=c[i][i]=1;
    50         for(int j=1;j<i;j++)c[i][j]=(c[i-1][j-1]+c[i-1][j])%mod;
    51     }
    52     for(int i=n-1;i>=0;i--)
    53         for(int j=i+1;j<n;j++)ans[i]=(ans[i]-1LL*ans[j]*c[j][i]%mod+mod)%mod;
    54     for(int i=0;i<n;i++)printf("%d ",ans[i]);
    55 }
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