• BZOJ3882 [Wc2015]K小割


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    本文作者:ljh2000
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    Description

     

    Input

    Output

     

    Sample Input

    3 3 1 3 100
    1 2 3
    2 3 4
    1 3 5

    Sample Output

    8
    9
    12
    -1

    正解:搜索+堆+网络流(最小割)

    解题报告:

      这道题写了我好久,怒写7KB...

      强行把三个程序组合才A掉...  

      有用的博客:http://africamonkey.blog.uoj.ac/blog/108

            http://www.cnblogs.com/New-Godess/p/4348890.html

      Task1:

        注意到前两个测试点n、m很小,直接搜索;

      Task2:

        7到14这8个数据具有共同特点:s有边连向所有非t节点,所有非 s结点有边连向t;

        那么我们考虑对于除了S、T之外的所有点来说,都连向S、T,那么只要任意断掉一条即可成为割,而两条都断掉那自然也是合法的。

        我们可以把题目转化为每个集合有三个元素:a,b,a+b(不妨设a<=b),需要从中选取一个,一共有n-2个集合,问全局选取的总和最小的前k个。

        显然,每个集合都取a时,对于全局而言就是最小割了,下面我们考虑如何通过这个最优值转化出较优值,显然接下来我们需要使得每个集合的选择发生改变,

        不妨作差,把每个集合重新定义为大小为2,元素为{b-a,b}的集合,将其按先后两 个关键字排序,则每次只需加上我当前的值即可。

        这样我们不难得到一个算法:每次把当前的集合做三种变换:

        1、把当前的升级

        2、把当前的降级,后一个升级

        3、直接往后取,把下一个集合的升级。用堆维护即可;

      Task3:

        对于n、m不很大的情况,我们考虑从割的角度解决这个问题,假设我们得到了最小割,想得到次小割,显然我们是把最小割中的某一条边换成另一条边,或者加入一条权值最小的新的边。

        如果直接暴力执行上述操作的话会T,仔细思考就会发现问题关键在于如何优化换边的步骤,其实我们无需每次枚举换哪条边,我们可以考虑最小割中的每条边的两个端点到S、T的割的值,取个             min之后就能得到把这条边换掉之后的增长的代价,从而我们得到了一个简单的思路,只需对于每条边求一遍两个端点到S、T的最小割再取min即可,做法大致就是这样。

        但是有很多很多的细节,难以赘述,看代码吧,有详细注释。

    //It is made by ljh2000
    #include <iostream>
    #include <cstdlib>
    #include <cstring>
    #include <cstdio>
    #include <cmath>
    #include <algorithm>
    #include <queue>
    using namespace std;
    typedef long long LL;
    const int MAXN = 150011;
    const int MAXM = 300011;
    int n,m,S,T,k;
    int AA[MAXM],BB[MAXM],CC[MAXM];
    int ecnt,first[MAXN],w[MAXM],to[MAXM],next[MAXM];//have direction!!!
    inline int getint(){
        int w=0,q=0; char c=getchar(); while((c<'0'||c>'9') && c!='-') c=getchar();
        if(c=='-') q=1,c=getchar(); while (c>='0'&&c<='9') w=w*10+c-'0',c=getchar(); return q?-w:w;
    }
    
    //Task1:search
    namespace Search{
    	int cnt,father[MAXN],Tim,vis[MAXN];
    	bool stop[MAXM];
    	LL ans[1200011];
    	inline int find(int x){ if(father[x]!=x) father[x]=find(father[x]); return father[x]; }
    	inline bool check(int x){
    		if(x==T) return true; vis[x]=Tim;
    		for(int i=first[x];i;i=next[i]) {
    			if(stop[i]) continue ; int v=to[i];
    			if(vis[v]==Tim) continue;
    			if(check(v)) return true;
    		}		
    		return false;
    	}
    	inline void dfs(int x,LL val){
    		if(x==m+1) { Tim++;	if(!check(S)) ans[++cnt]=val; return ;}
    		stop[x]=1; dfs(x+1,val+w[x]);
    		stop[x]=0; dfs(x+1,val);
    	}
    	inline void work(){ 
    		int x,y,z;
    		for(int i=1;i<=m;i++) {	x=AA[i]; y=BB[i]; z=CC[i]; next[++ecnt]=first[x]; first[x]=ecnt; to[ecnt]=y; w[ecnt]=z; }
    		dfs(1,0); sort(ans+1,ans+cnt+1);
    		if(cnt>=k) for(int i=1;i<=k;i++) printf("%lld
    ",ans[i]);
    		else { for(int i=1;i<=cnt;i++) printf("%lld
    ",ans[i]); printf("-1"); }
    	}
    }
    
    //Task3:S links nodes,nodes link T
    //nlogn+klogn
    namespace StoT{	
    	LL ans;
    	struct node{ LL val; int pos,id; inline bool operator < (const node &a)const { return a.val<val; }}tmp,Top;
    	struct seq{ int x,y; }a[MAXN],b[MAXN];
    	inline bool cmp(seq q,seq qq){ if(q.x==qq.x) return q.y<qq.y; return q.x<qq.x; }
    	priority_queue<node>Q;
    	inline void work(){
    		int x,y; int cnt=0;
    		for(int i=1;i<=m;i++) {
    			x=AA[i]; y=BB[i];
    			if(x==S) b[y].x=CC[i];
    			else b[x].y=CC[i];
    		}
    		for(int i=1;i<=n;i++) {
    			if(i==S||i==T) continue; 
    			a[++cnt]=b[i];/*!!!*/
    			if(a[cnt].x>a[cnt].y) swap(a[cnt].x,a[cnt].y);
    			x=a[cnt].x;	ans+=a[cnt].x; a[cnt].x=a[cnt].y-a[cnt].x; a[cnt].y=x;
    		}
    		printf("%lld
    ",ans); k--;
    		sort(a+1,a+cnt+1,cmp);
    		tmp.val=ans+a[1].x; tmp.pos=1; tmp.id=1; Q.push(tmp);
    		while(k>0&&(!Q.empty())) {
    			Top=Q.top(); Q.pop();
    			printf("%lld
    ",Top.val);
    			//choice 1:把当前的升级
    			if(Top.id<2) {
    				tmp.val=Top.val+a[Top.pos].y;
    				tmp.pos=Top.pos;
    				tmp.id=2;
    				Q.push(tmp);
    			}
    			//choice 2:把当前的降级,后一个升级
    			if(Top.id==1 && Top.pos<cnt/*!!!*/) {//只需考虑当前取了第一个元素的情况,当前取了第二个元素的话降级再把后一个升级,等价于直接往后取
    				tmp.val=Top.val-a[Top.pos].x;
    				tmp.val+=a[Top.pos+1].x;
    				tmp.pos=Top.pos+1;
    				tmp.id=1;
    				Q.push(tmp);
    			}
    			//choice 3:直接往后取,把下一个集合的升级
    			if(Top.pos<cnt/*!!!*/) {
    				tmp.val=Top.val+a[Top.pos+1].x;/*!!!*/
    				tmp.pos=Top.pos+1;
    				tmp.id=1;
    				Q.push(tmp);
    			}
    			k--;
    		}
    		if(k>0) printf("-1");
    	}
    }
    
    //Task2:n、m很小,无别的特殊条件
    //考虑和Task3的类似做法,我们如何将最小割中的边转化为次小割。
    //显然我们考虑最小割中权值最小的边,有两种可能:1、强制不选这条边,即将其删除,再跑一次最小割;2、强制选这条边,再选一条权值最小的边
    namespace network_flow{
    	const int N=52,M=3005;
    	const int inf = (1<<28);
    	int X[M],Y[M],W[M],ecnt=1,first[N],next[M],to[M],dui[M*10],head,tail,deep[N];
    	int ds[N],dt[N];//预处理出每个点到S和T的最小割
    	bool havs[N],havt[N];//是否已经做过最小割
    	bool in[M/*!!!*/];//是否在最小割边集中
    	bool vis[N];	
    	struct Graph{
    		int w[M];
    		inline void link(int x,int y,int z){
    			next[++ecnt]=first[x]; first[x]=ecnt; to[ecnt]=y; w[ecnt]=z;
    			next[++ecnt]=first[y]; first[y]=ecnt; to[ecnt]=x; w[ecnt]=0;
    		}
    		inline bool bfs(int s,int t){
    			int head=tail=0; dui[++tail]=s; int u;
    			for(int i=1;i<=n;i++) deep[i]=-1; deep[s]=1;
    			while(head<tail) {
    				head++; u=dui[head];
    				for(int i=first[u];i;i=next[i]) {
    					if(w[i]==0) continue; int v=to[i];
    					if(deep[v]==-1) { deep[v]=deep[u]+1; dui[++tail]=v; }
    				}
    			}
    			if(deep[t]==-1) return false;
    			return true;
    		}
    		inline LL dinic(int x,int remain,int t){
    			if(x==t||remain==0) return remain; LL flow=0,f;
    			for(int i=first[x];i;i=next[i]) {
    				if(w[i]==0) continue; int v=to[i]; if(deep[v]!=deep[x]+1) continue;
    				f=dinic(v,min(remain,w[i]),t);
    				if(f==0) deep[v]=-1; else { flow+=f,remain-=f; w[i]-=f; w[i^1]+=f; if(remain==0) return flow; }
    			}
    			return flow;
    		}
    		inline LL dinic(int s,int t){
    			LL tot=0; while(bfs(s,t)) { tot+=dinic(s,inf,t); if(tot>inf) return tot; }
    			return tot;
    		}
    		inline void DFS(int x){
    			vis[x]=1;
    			for(int i=first[x];i;i=next[i]) if(w[i]&&(!vis[to[i]])) DFS(to[i]);
    		}
    		inline void get_cut(){
    			memset(vis,0,sizeof(vis)); memset(in,0,sizeof(in));
    			DFS(S);
    			for(int i=1;i<=m;i++) if(vis[X[i]] && (!vis[Y[i]])) in[i]=1;//!!!割边的判断
    		}
    	}G,lin,lin2;
    	struct heap_node{
    		LL val; int id,ww;//选出的边的编号
    		bool must[M],stop[M];
    		inline bool operator < (const heap_node &a) const{ 	return a.val<val; }
    		inline void build(){//找出最小割中最小的那条边,要么强制其不选再跑一遍最小割;或者强制选再选一条最短的边
    			val=0; lin=G;//!!!还原
    			for(int i=1;i<=m;i++) if(must[i]) val+=W[i],lin.w[i<<1]=0,lin.w[i<<1|1]=0; else if(stop[i]) lin.w[i<<1]=inf,lin.w[i<<1|1]=0;
    			val+=lin.dinic(S,T);
    			lin.get_cut();
    			memset(havs,0,sizeof(havs)); memset(havt,0,sizeof(havt));
    			ww=inf; id=0;
    			for(int i=1;i<=m;i++) {
    				if(must[i]||stop[i]) continue;
    				if(in[i]) {//此处为快速找到次小割的方法,无需真的去再做一遍dinic,只需看一下到S、T的最小割,取min之后即变化值
    					if(!havs[X[i]]) havs[X[i]]=1,lin2=lin,ds[X[i]/**/]=lin2.dinic(S,X[i]);//为了不破坏原来的残量网络,新建一个再跑
    					if(!havt[Y[i]]) havt[Y[i]]=1,lin2=lin,dt[Y[i]/**/]=lin2.dinic(Y[i],T);
    					if(ds[X[i]]/*!!!是点而不是边的最小割*/<ww) ww=ds[X[i]],id=i;
    					if(dt[Y[i]]/*!!!*/<ww) ww=dt[Y[i]],id=i;
    					/*if(ww==0) {
    						id++;
    						id--;
    					}*/
    				}
    				else if(W[i]<ww) ww=W[i],id=i;
    			}
    			val+=ww;
    		}
    	}a,b;
    	priority_queue<heap_node>Q;
    	inline void work(){
    		for(int i=1;i<=m;i++) {
    			X[i]=AA[i]; Y[i]=BB[i]; W[i]=CC[i];
    			G.link(X[i],Y[i],W[i]);
    		}
    		k--; lin=G; printf("%lld
    ",lin.dinic(S,T));
    		a.build(); if(a.val<inf) Q.push(a);
    		while(k>0 && (!Q.empty())) {
    			a=b=Q.top(); Q.pop(); printf("%lld
    ",a.val);
    			//强制选
    			a.must[a.id]=1; a.build(); if(a.val<inf) Q.push(a);
    			//强制不选
    			b.stop[b.id]=1; b.build(); if(b.val<inf) Q.push(b);
    			k--;
    		}
    		if(k>0) printf("-1");
    	}
    }
    
    inline void work(){
    	n=getint(); m=getint(); S=getint(); T=getint(); k=getint(); int mx=0;
    	for(int i=1;i<=m;i++) AA[i]=getint(),BB[i]=getint(),CC[i]=getint(),mx=max(mx,CC[i]);
    	if(n<=10 && m<=20) Search::work();
    	else if(n<=50 && m<=1500 && k<=100 && mx<=65536) network_flow::work();
    	else StoT::work();
    }
    
    int main()
    {
        work();
        return 0;
    }
    

      

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