• POJ2513Colored Sticks


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    大致题意:

    给定一些木棒,木棒两端都涂上颜色,求是否能将木棒首尾相接,连成一条直线,要求不同木棒相接的一边必须是相同颜色的。

     

    解题思路:

    可以用图论中欧拉路的知识来解这道题,首先可以把木棒两端看成节点,把木棒看成边,这样相同的颜色就是同一个节点

    问题便转化为:

    给定一个图,是否存在一笔画经过涂中每一点,以及经过每一边一次。

    这样就是求图中是否存在欧拉路Euler-Path

    回顾经典的“七桥问题”,相信很多同学马上就明白了什么是 欧拉路 了,这里不多作解释。

     

    由图论知识可以知道,无向图存在欧拉路的充要条件为:

         图是连通的;

         所有节点的度为偶数,或者有且只有两个度为奇数的节点。

     

    其中①图的连通性用程序判断比较麻烦,先放一下。

    这里先说说②关于度数的判断方法:

     

    Blue

    Magenta

    Violet

    Cyan

    Red

    节点的度用颜色出现次数来统计,如样例中,蓝色blue出现三次(不管是出度还是入度),那么blue结点的度就为3,同样地,我们也可以通过输入得到其他全部结点的度,于是,我们有:

    Blue=3

    Red=2

    Violet=1

    Cyan=2

    Magenta=2

     

     

    用一个一维数组就能记录了,然后分别 2,就能判断颜色结点的奇偶性

    只要奇度数的结点数的个数 = 1 >=3 ,即使①图连通,欧拉路也必不存在

     

    但是若 奇度数的结点数的个数 0 ==2,那么我们继续进行①图的连通性证明:

     

    证明①图的连通性,使用并查集MergeSet是非常高效的方法。

    基本方法:

    初始化所输入的n个结点为n棵树,那么就有一个n棵树的森林,此时每棵树的有唯一的结点(根),该结点的祖先就是它本身。再通过不断地输入边,得到某两个结点(集合)之间的关系,进而合并这两个结点(集合),那么这两个集合就构成一个新的集合,集合内的所有结点都有一个共同的新祖先,就是这个集合(树)的根。

    最后只要枚举任意一个结点,他们都具有相同的祖先,那么就能证明图时连通的了。

     

    但是单纯使用并查集是会超时的,因为这样会导致每次寻找某个结点的祖先时,平均都会花费O(n/2)时间,最坏情况,当n==50W时,O(n/2)大概为25ms,那么要确定50W个结点是否有共同祖先时,总费时为50W*25ms ,铁定超,不算了= =

     

    因此必须使用并查集时必须压缩路径,前几次搜索某个结点k的祖先时,在不断通过父亲结点寻找祖先结点时,顺便把从k到最终祖先结点S中经过的所有结点的祖先都指向S,那么以后的搜索就能把时间降低到O(1)

     

    由于并查集必须利用 数组的下标 存储的对象,使用int是比较方便的处理方法,但是题目的“颜色结点”是string,不方便用来使用并查集,即使用map也不行,虽然STLmap是基于hash的基础上,但并不高效,在本题中使用会超时。

     

    为此可以使用Trie字典树,得到每个颜色单词对应的int编号id ,可以说利用Triestring一一映射到int,是本题后续处理的关键所在。关于动态创建字典树的方法去百度,这里不多说,下面只用用一个图简单说明一下用Trie字典树标识第一个颜色单词blue


     

    这个题目涉及了多个基本数据结构和算法,综合性很强,非常有代表性,能够A到这题确实是受益良多。

     

    知识考查点:

    1、字典树;

    2、欧拉路:其中又考察了判断是否为连通图;

    3、并查集 及其优化方法(路径压缩)。

     

    输出:

    POSSIBLE  奇度数结点个数==0 ==2    图连通

    IMPOSSIBLE:奇度数结点个数==1 >=3    图不连通

     

    PS:注意创建TrieTree链表时,C++不存在NULL,要用 0 替代 NULL

      1 /* TrieTree + MergeSet + EulerPath*/
    2
    3 //Memory Time
    4 //77460K 2047MS
    5
    6 #include<iostream>
    7 using namespace std;
    8
    9 const int large=500000; //25W条棒子,有50W个端点
    10
    11 class TrieTree_Node //字典树结点
    12 {
    13 public:
    14 bool flag; //标记到字典树从根到当前结点所构成的字符串是否为一个(颜色)单词
    15 int id; //当前颜色(结点)的编号
    16 TrieTree_Node* next[27];
    17
    18 TrieTree_Node() //initial
    19 {
    20 flag=false;
    21 id=0;
    22 memset(next,0,sizeof(next)); //0 <-> NULL
    23 }
    24 }root; //字典树根节点
    25
    26 int color=0; //颜色编号指针,最终为颜色总个数
    27
    28 int degree[large+1]={0}; //第id个结点的总度数
    29 int ancestor[large+1]; //第id个结点祖先
    30
    31
    32 /*寻找x结点的最终祖先*/
    33
    34 int find(int x)
    35 {
    36 if(ancestor[x]!=x)
    37 ancestor[x]=find(ancestor[x]); //路径压缩
    38 return ancestor[x];
    39 }
    40
    41 /*合并a、b两个集合*/
    42
    43 void union_set(int a,int b)
    44 {
    45 int pa=find(a);
    46 int pb=find(b);
    47 ancestor[pb]=pa; //使a的祖先 作为 b的祖先
    48 return;
    49 }
    50
    51 //利用字典树构造字符串s到编号int的映射
    52
    53 int hash(char *s)
    54 {
    55 TrieTree_Node* p=&root; //从TrieTree的根节点出发搜索单词(单词不存在则创建)
    56
    57 int len=0;
    58 while(s[len]!='\0')
    59 {
    60 int index=s[len++]-'a'; //把小写字母a~z映射到数字的1~26,作为字典树的每一层的索引
    61
    62 if(!p->next[index]) //当索引不存在时,构建索引
    63 p->next[index]=new TrieTree_Node;
    64
    65 p=p->next[index];
    66 }
    67
    68 if(p->flag) //颜色单词已存在
    69 return p->id; //返回其编号
    70 else //否则创建单词
    71 {
    72 p->flag=true;
    73 p->id=++color;
    74 return p->id; //返回分配给新颜色的编号
    75 }
    76 }
    77
    78 int main(void)
    79 {
    80 /*Initial the Merge-Set*/
    81
    82 for(int k=1;k<=large;k++) //初始化,每个结点作为一个独立集合
    83 ancestor[k]=k; //对于只有一个结点x的集合,x的祖先就是它本身
    84
    85 /*Input*/
    86
    87 char a[11],b[11];
    88 while(cin>>a>>b)
    89 {
    90 /*Creat the TrieTree*/
    91
    92 int i=hash(a);
    93 int j=hash(b); //得到a、b颜色的编号
    94
    95 /*Get all nodes' degree*/
    96
    97 degree[i]++;
    98 degree[j]++; //记录a、b颜色出现的次数(总度数)
    99
    100 /*Creat the Merge-Set*/
    101
    102 union_set(i,j);
    103 }
    104
    105 /*Judge the Euler-Path*/
    106
    107 int s=find(1); //若图为连通图,则s为所有结点的祖先
    108 //若图为非连通图,s为所有祖先中的其中一个祖先
    109
    110 int num=0; //度数为奇数的结点个数
    111
    112 for(int i=1;i<=color;i++)
    113 {
    114 if(degree[i]%2==1)
    115 num++;
    116
    117 if(num>2) //度数为奇数的结点数大于3,欧拉路必不存在
    118 {
    119 cout<<"Impossible"<<endl;
    120 return 0;
    121 }
    122
    123 if(find(i)!=s) //存在多个祖先,图为森林,不连通
    124 {
    125 cout<<"Impossible"<<endl;
    126 return 0;
    127 }
    128 }
    129
    130 if(num==1) //度数为奇数的结点数等于1,欧拉路必不存在
    131 cout<<"Impossible"<<endl;
    132 else //度数为奇数的结点数恰好等于2或不存在,存在欧拉路
    133 cout<<"Possible"<<endl;
    134
    135 return 0;
    136 }
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