Luogu P1967 货车运输(Kruskal重构树)
题面
题目描述
\(A\) 国有 \(n\) 座城市,编号从 \(1\) 到 \(n\) ,城市之间有 \(m\) 条双向道路。每一条道路对车辆都有重量限制,简称限重。现在有 \(q\) 辆货车在运输货物, 司机们想知道每辆车在不超过车辆限重的情况下,最多能运多重的货物。
输入输出格式
输入格式:
第一行有两个用一个空格隔开的整数 \(n,m\) ,表示 \(A\) 国有 \(n\) 座城市和 \(m\) 条道路。
接下来 \(m\) 行每行 \(3\) 个整数 \(x, y, z\) ,每两个整数之间用一个空格隔开,表示从 \(x\) 号城市到 \(y\) 号城市有一条限重为 \(z\) 的道路。注意: \(x\) 不等于 \(y\) ,两座城市之间可能有多条道路 。
接下来一行有一个整数 \(q\) ,表示有 \(q\) 辆货车需要运货。
接下来 \(q\) 行,每行两个整数 \(x,y\) ,之间用一个空格隔开,表示一辆货车需要从 \(x\) 城市运输货物到 \(y\) 城市,注意: \(x\) 不等于 \(y\) 。
输出格式:
共有 \(q\) 行,每行一个整数,表示对于每一辆货车,它的最大载重是多少。如果货车不能到达目的地,输出 \(-1\) 。
输入输出样例
输入样例:
4 3
1 2 4
2 3 3
3 1 1
3
1 3
1 4
1 3
输出样例:
3
-1
3
说明
对于 $30 % $ 的数据, \(0<n<1,000,0<m<10,000,0<q<1,000\) ;
对于 $60 % $ 的数据, \(0<n<1,000,0<m<50,000,0<q<1,000\) ;
对于 $100 % $ 的数据, \(0<n<10,000,0<m<50,000,0<q<30,000,0 \leq z \leq 100,000\) 。
思路
七月份的时候刚做这道题,用的是最大生成树+树链剖分。今天为了写[NOI2018]归程,把这道题当作了 \(Kruskal\) 重构树的板子题,在这里讲解一下 \(Kruskal\) 重构树的写法。
在 \(Kruskal\) 算法的过程中,如果要在 \(x,y\) 两节点之间连边,那么就把并查集中 \(x,y\) 的父节点分别连向一个新节点,这个新节点有一个权值,该点权为这条边的长度。也就是说这样子做:
sort(edge,edge+m);
for(int i=1;i<=n;i++) f[i]=i;
for(int i=0;i<m;i++)
{
int fx=fd(edge[i].u),fy=fd(edge[i].v);
if(fx!=fy)
{
a[++n]=edge[i].d;
f[fx]=f[fy]=f[n]=n;
add_edge(fx,n),add_edge(fy,n);
}
}
这样子建出来的树有以下特点:
- 该树共有 \(2n-1\) 个结点
- 原来有 \(n\) 个点,一共连了 \(n-1\) 条边,每条边新建一个结点,所以 \(n+n-1=2n-1\)
- 原有点全在叶子节点上
- 按照上述写法,
f[fx]=f[fy]=f[n]=n;
,是从 \(fx,fy\) 向 \(n\) 连边,没有结点向结点连边
- 按照上述写法,
- 该树是一颗二叉树
- 显然
- 该树是一个小顶堆
- 先加入的是边权大的边,最后加入的是较小的边,较大的边所表示的结点的父亲节点是较小的边
那么这就导出了另一条神奇的性质: \(LCA(u,v)\) 为 \(u,v\) 结点路径上的最小边权结点。所以我们就可以依靠这条性质,使用倍增, \(Tarjan\) 或树链剖分等各种各样的算法求 \(LCA\) 来统计答案了。这就是 \(Kruskal\) 重构树。
顺便给一道板子题:BZOJ 3732: Network。
AC代码
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXN=2e4+5;
const int MAXM=5e4+5;
int n,m,f[MAXN],a[MAXN],fa[MAXN],son[MAXN],sz[MAXN],dep[MAXN],st[MAXN];
int cnt,top[MAXN],to[MAXN<<1],nex[MAXN<<1];
struct Edge
{
int u,v,d;
bool operator < (const Edge& sjf) const {return d>sjf.d;}
}edge[MAXM];
inline int read()
{
int re=0;
char ch=getchar();
while(!isdigit(ch)) ch=getchar();
while(isdigit(ch)) re=(re<<3)+(re<<1)+ch-'0',ch=getchar();
return re;
}
inline void add_edge(int x,int y)
{
to[++cnt]=y,nex[cnt]=top[x],top[x]=cnt;
to[++cnt]=x,nex[cnt]=top[y],top[y]=cnt;
}
inline int fd(int x)
{
int r=x;
while(f[r]!=r) r=f[r];
int i=x,j;
while(i!=r) j=f[i],f[i]=r,i=j;
return r;
}
void dfs1(int now)
{
for(int i=top[now];i;i=nex[i])
{
if(to[i]==fa[now]) continue;
fa[to[i]]=now,dep[to[i]]=dep[now]+1,sz[to[i]]=1;
dfs1(to[i]);
sz[now]+=sz[to[i]];
if(sz[to[i]]>sz[son[now]]) son[now]=to[i];
}
}
void dfs2(int now,int line_top)
{
st[now]=line_top;
if(!son[now]) return ;
dfs2(son[now],line_top);
for(int i=top[now];i;i=nex[i])
{
if(to[i]==son[now]||to[i]==fa[now]) continue;
dfs2(to[i],to[i]);
}
}
int main()
{
n=read(),m=read();
for(int i=0;i<m;i++) edge[i].u=read(),edge[i].v=read(),edge[i].d=read();
sort(edge,edge+m);
for(int i=1;i<=n;i++) f[i]=i;
for(int i=0;i<m;i++)
{
int fx=fd(edge[i].u),fy=fd(edge[i].v);
if(fx!=fy)
{
a[++n]=edge[i].d;
f[fx]=f[fy]=f[n]=n;
add_edge(fx,n),add_edge(fy,n);
}
}
for(int i=1;i<=n;i++)
if(f[i]==i)
{
fa[i]=n,sz[i]=dep[i]=1;
dfs1(i);
dfs2(i,i);
}
m=read();
while(m--)
{
int x=read(),y=read();
if(fd(x)!=fd(y)) puts("-1");
else
{
while(st[x]!=st[y])
{
if(dep[st[x]]<dep[st[y]]) swap(x,y);
x=fa[st[x]];
}
if(dep[x]>dep[y]) swap(x,y);
printf("%d\n",a[x]);
}
}
return 0;
}
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