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BZOJ.1016.[JSOI2008]最小生成树计数(Matrix Tree定理 Kruskal)

时间:2018-04-11 23:06:13      阅读:294      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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最小生成树有两个性质:
1.在不同的MST中某种权值的边出现的次数是一定的。
2.在不同的MST中,连接完某种权值的边后,形成的连通块的状态是一样的。

\(Solution1\)

由这两个性质,可以先求一个MST,再枚举每一组边(权值相同的看做一组边),对每组边DFS(\(O(2^{10})\)),若某种方案连通性同MST相同(记录连通块个数即可)。则sum++。
最后根据乘法原理,最后的答案即为所有sum相乘。

\(Solution2\)

容易想到MatrixTree定理。
按边权从小到大处理每一组边,在加入这组边之前,之前的边会构成一些连通块,而这组边会一定会将某些连通块连在一起,如下图(我也不知道这图到底是哪的了)
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把之前形成的每个连通块看做一个点,这样又成了一个生成树计数,生成树个数即为该种权值的边的方案数。如下图:
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根据乘法原理,我们只要计算出每组边的这个方案,再乘起来就行了。

//920kb 68ms
#include <cstdio>
#include <cctype>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#define gc() getchar()
#define mod (31011)
const int N=102,M=1002;

int n,m,A[N][N],tmp[N][N],fa[N],bel[N],Ans;
bool vis[N];
std::vector<int> v[N];
struct Edge{
    int fr,to,val;
    bool operator <(const Edge &a)const{
        return val<a.val;
    }
}e[M];

inline int read()
{
    int now=0;register char c=gc();
    for(;!isdigit(c);c=gc());
    for(;isdigit(c);now=now*10+c-'0',c=gc());
    return now;
}
int Get_fa(int x,int *f){//两个并查集,一个维护MST中的连通性,一个维护所属连通块。
    return x==f[x]?x:f[x]=Get_fa(f[x],f);
}
void Gauss(int n)
{
    for(int i=1; i<n; ++i)
        for(int j=1; j<n; ++j) (A[i][j]+=mod)%=mod;//!
    bool f=0;
    for(int j=1; j<n; ++j)
    {
        for(int i=j+1; i<n; ++i)
            while(A[i][j])
            {
                int t=A[j][j]/A[i][j];
                for(int k=j; k<n; ++k) A[j][k]=(A[j][k]-t*A[i][k]%mod+mod)%mod;
                for(int k=j; k<n; ++k) std::swap(A[i][k],A[j][k]);
                f^=1;
            }
        if(!A[j][j]) {Ans=0; break;}
        Ans=Ans*A[j][j]%mod;
    }
    if(f) Ans=mod-Ans;//!
}
void Calc()
{
    for(int i=1; i<=n; ++i)
        if(vis[i]) v[Get_fa(i,bel)].push_back(i),vis[i]=0;//处理出每个连通块所含的点(原先连通块的代表元素)。
    for(int x=1; x<=n; ++x)
        if(v[x].size()>1)
        {
            memset(A,0,sizeof A);
            for(int i=0,lim=v[x].size(); i<lim; ++i)
                for(int a=v[x][i],b,j=i+1; j<lim; ++j)
                {
                    b=v[x][j];
                    if(tmp[a][b]){//tmp[][]作为边矩阵可以不清空,因为这俩连通块不会再同时出现了。
                        A[i][j]=A[j][i]=-tmp[a][b];
                        A[i][i]+=tmp[a][b], A[j][j]+=tmp[a][b];
                    }
                }
            Gauss(v[x].size());
        }
    for(int i=1; i<=n; ++i)
        v[i].clear(), bel[i]=fa[i]=Get_fa(i,bel);//计算完某种边后把同一连通块的缩起来。
}

int main()
{
    n=read(),m=read();
    for(int i=1; i<=m; ++i) e[i].fr=read(),e[i].to=read(),e[i].val=read();
    std::sort(e+1,e+1+m);
    for(int i=1; i<=n; ++i) fa[i]=bel[i]=i;
    e[0].val=e[1].val, Ans=1;
    for(int r1,r2,i=1; i<=m; ++i)
    {
        if(e[i].val!=e[i-1].val) Calc();
        r1=Get_fa(e[i].fr,fa), r2=Get_fa(e[i].to,fa);
        if(r1==r2) continue;
//      fa[r1]=r2;//暂时先不连接。
        vis[r1]=vis[r2]=1;
        ++tmp[r1][r2], ++tmp[r2][r1];//, ++tmp[r1][r1], ++tmp[r2][r2];//点的度数矩阵可以之后根据边处理,tmp[][]用来做边矩阵。最好这样,可以不清空。
        bel[Get_fa(e[i].fr,bel)]=Get_fa(e[i].to,bel);//统计出每个连通块。
    }
    Calc();//the last edge
    for(int i=1; i<n; ++i)
        if(bel[i]!=bel[i+1]) {Ans=0; break;}
    printf("%d",Ans);

    return 0;
}

BZOJ.1016.[JSOI2008]最小生成树计数(Matrix Tree定理 Kruskal)

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原文地址:https://www.cnblogs.com/SovietPower/p/8799139.html

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