今天简单学习了一下2-SAT。现在简单地总结一下。至于定义之类的就不写了,这里就写写做法,以防以后忘记。
构图
每个值a,拆为两个点,一个表示a,一个表示^a(非a)。每个点我们可以看成是一个命题(这是我的理解)。
图中如果有一条边有X连向Y,表示如果X为真,那么可以推出Y为真。
注意,这里的图是有对称性的,这样下面的算法正确性才成立。举个例子,如果a连向b,那么必然有b连向a;如果a连向b,那么必然有b连向a。
算法
构好图后我们对其使用强连通分量算法。接着我们就可以得到一个有向无环图了,注意,这里的有向无环图依然满足对称性,这个证明比较简单。
然后我们还需要一个拓扑序,这个是强连通分量是自带的一个结果(根据染色的次序就可以判断)。
那么对于每个布尔变量x,让:
x所在的强连通分量的拓扑序在^x所在的强连通分量的拓扑序之后(Leftrightarrow)x为真。
当然,如果存在x和^x在一个强连通分量里面,说明无解。否则按照上面的构造是可以得到一组解的。
正确性
一开始看到这样做,我是持有怀疑态度的,主要是下面两个情况,我想,把这些分析清楚之后,正确性就显而易见了。
情况一:x为真,y为假,但x和y是在同一个强连通分量p里面。
那么x和y也在同一个强连通分量q里面。
x为真,p的拓扑序在q的后面。
y为假,p的拓扑序在q的前面。
矛盾。
情况二:x为真,x为假,y为假,y为真,存在一条边由x连向y。
根据上面的情况一,这里我们可以把x看作x所在的强连通分量。
x为真,x为假,x在x的后面。
存在一条边由x连向y,y在x的后面。
y为假,y为真,y在y的后面。
这样我们得到了它们的拓扑序x,x,y,y。但是,
存在一条边由y连向x,x在y的后面。
矛盾。
字典序
利用贪心的思想,每次从最高位开始确定。
如果我们要使x为真,那么就是加一条由x向x的边,如果行不通,就会使得x和x在同一个强连通分量里面。所以,我们只需判断加了这条边后有没有一条从x到^x的路径,如果有就不可以让x为真。
所以我们要在一开始时处理出每两两点之间的连通性((O(nm))),逐一判断真假。使x为真,就加一条由x向x的边,同理,使x为假就由x连向x,然后继续维护连通性((O(n^2)))。
事实上,我们并不需要继续维护图的连通性,也就是不加上那些边,不妨把这些边称为没用上的边。试想,如果在后面,需判断没有一条从x到x的路径,如果需经过一些**没用上的边**,不妨设其中一条是由u连向v(这里注意u,v一对点),根据对称性可以知道有这样一条回路:x,u,v,x。所以只需逐一能不能用上这些没用上的边((O(n)))。
这样我们总的复杂度就是(O(nm+n^2))。
这里可能会有些题目使用上述方法过不了,我们可以沿着上面的思路,写一个暴力,虽然最坏情况下依然是(O(nm)),但一些简单的剪枝可以使实际运行快得飞起来。
习题
这里有个神奇的解法,如果我们要满足一些数量关系,比如说是限制x的大小的,可以采用这样一个技巧。我们新建一些点,点i表示(x leq i),那么点i的反面就是(x > i)。
如果x的大小范围比较大,那么就运用离散化的类似思想,这题的话,我们要选出最终答案可能取的所有值就可以了。
吐槽:我发现我越来越水了,debug了两天。。。。还有,为什么我tarjan的手写栈会慢这么多????!!
话说这题的challenge不会做,他还限制了老师的数量。
这题需要满足的一个东西是,若干的变量里,只能有一个为真或者没有真。假设在x1,x2,...,xn之间只有一个为真。我们可以这样构图:新建点y1,y2,...,yn,加这样一些边xi->yi+1,yi->xi,当然,还有对应的反边yi+1->xi,xi->yi。