• 【XSY2729】欧拉子图 无向图连通性 数学


    题目大意

      给你一个(n)个点(m)条边的无向图(可能有重边),对于这个图的边集的子集(一共有(2^m)个),如果其导出的子图的每个联通块内都存在欧拉回路,我们就把答案加上这个子图的边数的平方,答案对({10}^9+7)取模。

      (n,mleq 200000)

    题解

      先求出这个图的DFS树。

      记(c)为这个图的联通块个数。

      通过观察发现,如果非树边任意选,那么确定非树边之后树边只有一种选择方案(从下往上做一遍树形DP可以得到方案)。

      所以选择方案是(2^{m-n+c})种。

      但是这题要求的是边数的平方和。

      假设当前删除了(x)条边,那么边数平方就是({(m-x)}^2=m^2-2mx+x^2)

      现在要求出删除一条边/两条边后的方案数(就是联通块个数)。

      第一项很好计算,就是方案数( imes m^2)

      第二项很好计算,如果一条边是桥,那么(c++),否则不变。

      第三项不那么好计算。如果两条边都是桥,那么(c+=2)。如果一条边是桥但另一条边不是,那么(c++)。否则(两条边不是桥),有可能是(c++),有可能(c)不变。

      那么什么时候(c)(+1)呢?可以用DZY Loves Chinese II这道题的方法,给每条非树边赋一个随机权值,每条树边的权值就是跨过这条树边的其他非树边的权值的异或和。

      这样,删除两条非桥边会产生新的联通块当且仅当着两条边的权值相同。

      那错误概率又是多少呢?

      考虑这两条边的异或和是由哪些边组成的。异或和为(0)当且仅当每一位为(0)。每一位为(0)当且仅当这些边的这一位有偶数个(1),这个概率是(frac 12)。那么(64)位全部错误的概率是(2^{-64}),正确的概率是(1-2^{-64})

      然后直接把这些边按权值排序,每种权值统计一下就做完了。

      时间复杂度:(O(n+m))

      什么?你说排序?有一种东西叫挑战排序,这种排序是(O(m))的。(我没写)

    代码

    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    #include<cstdlib>
    #include<ctime>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const ll p=1000000007;
    ll pw[200010];
    struct graph
    {
    	int v[400010];
    	int w[400010];
    	int t[400010];
    	int h[200010];
    	int n;
    	int b[400010];
    	void add(int x,int y,int z)
    	{
    		n++;
    		v[n]=y;
    		w[n]=z;
    		t[n]=h[x];
    		h[x]=n;
    	}
    };
    graph g;
    int f[200010];
    ll v[200010];
    int b[200010];
    int d[200010];
    int lx[200010];
    int ly[200010];
    ll c[200010];
    int shu[200010];
    void dfs(int x,int fa,int dep)
    {
    	f[x]=fa;
    	d[x]=dep;
    	b[x]=1;
    	int i;
    	for(i=g.h[x];i;i=g.t[i])
    		if(!b[g.v[i]])
    		{
    			dfs(g.v[i],x,dep+1);
    			shu[g.w[i]]=1;
    			g.b[i]=1;
    		}
    }
    void dfs(int x)
    {
    	int i;
    	for(i=g.h[x];i;i=g.t[i])
    		if(g.b[i])
    		{
    			dfs(g.v[i]);
    			c[g.w[i]]=v[g.v[i]];
    			v[x]^=v[g.v[i]];
    		}
    }
    int n,m;
    ll a[200010];
    int main()
    {
    #ifndef ONLINE_JUDGE
    	freopen("a.in","r",stdin);
    	freopen("a.out","w",stdout);
    #endif
    	srand(time(0));
    	scanf("%d%d",&n,&m);
    	int i,x,y;
    	pw[0]=1;
    	for(i=1;i<=m;i++)
    		pw[i]=pw[i-1]*2%p;
    	for(i=1;i<=m;i++)
    	{
    		scanf("%d%d",&x,&y);
    		g.add(x,y,i);
    		g.add(y,x,i);
    		lx[i]=x;
    		ly[i]=y;
    	}
    	int cnt=0;
    	ll ans;
    	for(i=1;i<=n;i++)
    		if(!b[i])
    		{
    			dfs(i,0,1);
    			cnt++;
    		}
    	for(i=1;i<=m;i++)
    		if(!shu[i])
    		{
    			ll val=(ll)rand()*RAND_MAX+rand();
    			v[lx[i]]^=val;
    			v[ly[i]]^=val;
    			c[i]=val;
    		}
    	for(i=1;i<=n;i++)
    		if(!f[i])
    			dfs(i);
    	ans=(ll)m*m%p*pw[m-n+cnt]%p;
    	ll s=0;
    	int bcnt=0;
    	int t=0;
    	for(i=1;i<=m;i++)
    		if(c[i])
    		{
    			s=(s+pw[m-n+cnt-1])%p;
    			a[++t]=c[i];
    		}
    		else
    		{
    			s=(s+pw[m-n+cnt])%p;
    			bcnt++;
    		}
    	sort(a+1,a+t+1);
    	ans=(ans-2*m*s)%p;
    	ans=(ans+pw[m-n+cnt]*((ll)bcnt*bcnt%p))%p;
    	ans=(ans+pw[m-n+cnt-1]*2%p*bcnt%p*t)%p;
    	s=0;
    	int tot=0;
    	for(i=1;i<=t;i++)
    		if(i==1||a[i]!=a[i-1])
    		{
    			s=(s+(ll)tot*tot)%p;
    			tot=1;
    		}
    		else
    			tot++;
    	s=(s+(ll)tot*tot)%p;
    	ans=(ans+pw[m-n+cnt-1]*s)%p;
    	if(m-n+cnt>=2)
    		ans=(ans+pw[m-n+cnt-2]*(((ll)t*t-s)%p))%p;
    	ans=(ans+p)%p;
    	printf("%lld
    ",ans);
    	return 0;
    }
    
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