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2020-2021:teams:legal_string:组队训练比赛记录:contest16 [CVBB ACM Team]

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2020-2021:teams:legal_string:组队训练比赛记录:contest16

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2020-2021:teams:legal_string:组队训练比赛记录:contest16 [2021/08/18 17:05]
lgwza [补题情况]
2020-2021:teams:legal_string:组队训练比赛记录:contest16 [2021/08/28 08:50] (当前版本)
jxm2001 [题解]
行 4: 行 4:
  
 ^  题目 ​ ^  蒋贤蒙 ​ ^  王赵安 ​ ^  王智彪 ​ ^ ^  题目 ​ ^  蒋贤蒙 ​ ^  王赵安 ​ ^  王智彪 ​ ^
-|  A  |  2  |  ​ ​| ​ 0  | +|  A  |  2  |  ​ ​| ​ 0  | 
 |  B  |  0  |  0  |  0  |  |  B  |  0  |  0  |  0  | 
-|  C  |  ​ ​|  ​ ​| ​ 0  |  +|  C  |  ​ ​|  ​ ​| ​ 0  |  
-|  D  |  2  |  ​ ​| ​ 0  |  ​+|  D  |  2  |  ​ ​| ​ 0  |  ​
 |  E  |  0  |  0  |  0  |  ​ |  E  |  0  |  0  |  0  |  ​
 |  G  |  2  |  1  |  0  |  ​ |  G  |  2  |  1  |  0  |  ​
-|  I  |  ​ ​|  ​ ​| ​ 0  |  ​+|  I  |  ​ ​|  ​ ​| ​ 0  |  ​
 |  J  |  2  |  0  |  2  |  |  J  |  2  |  0  |  2  | 
-|  K  |  ​ ​|  ​ ​| ​ 0  |+|  K  |  ​ ​|  ​ ​| ​ 0  |
  
 ====== 题解 =====  ====== 题解 ===== 
行 131: 行 131:
 </​hidden>​ </​hidden>​
  
-===== DDiameter Counting ​=====+===== CDance Party =====
  
 ==== 题意 ==== ==== 题意 ====
  
-输出所有 ​$n$ 标号树直径和。+给定 ​$n\times 2$ 的二分图。对左部每个点,仅右部 $k_i$ 个点不连边。求二分图最大匹配
  
 ==== 题解 ==== ==== 题解 ====
 +
 +设 $k=\max_{i=1}^n k_i$。
 +
 +先进行预匹配,每个左部点任选一个还未被匹配且有连边的右部点匹配,可以用 $\text{set}$ 维护所有未匹配的右部点,时间复杂度 $O(nk\log n)$。
 +
 +接下来剩下的未匹配的点一定不超过 $k$ 个,对每个点考虑匈牙利算法匹配, 总时间复杂度为 $O(km)$。
 +
 +$O(m)\sim O(n^2)$,考虑优化。假定现在需要对点 $i$ 进行匈牙利算法,将右部与点 $i$ 不相邻的点染黑,其余右部点染白。
 +
 +对除点 $i$ 以外的左部点,仅保留与黑点相关的连边,这样 $O(m)\sim O(nk)$,总时间复杂度 $O\left(nk^2\right)$ 足以通过此题。
 +
 +关于算法的正确性,假设在原图上存在一条从 $i$ 出发的增广路,且增广路上除了 $i$ 以外有其他点的失配边指向白点。
 +
 +找到增广路上的最后一个白点,直接将 $i$ 的失配边指向该点然后保留原增广路的剩余部分也可以一条增广路。
 +
 +同时该增广路上除了 $i$ 其他点的失配边都指向黑点。因此只要原图存在一条从 $i$ 出发的增广路则只保留与黑点相关的连边也可以得到一条增广路。
 +
 +<hidden 查看代码>​
 +<code cpp>
 +const int MAXN=3e4+5,​MAXK=105;​
 +struct Edge{
 + int to,next;
 +}edge[MAXN*MAXK];​
 +int head[MAXN],​edge_cnt;​
 +void Insert(int u,int v){
 + edge[++edge_cnt]=Edge{v,​head[u]};​
 + head[u]=edge_cnt;​
 +}
 +bitset<​MAXN>​ bt[MAXN];
 +vector<​int>​ g[MAXN];
 +namespace KM{
 + set<​int>​ s;
 + int match[MAXN],​vis[MAXN];​
 + bool dfs(int u,int k){
 + if(vis[u]==k)
 + return false;
 + vis[u]=k;
 + for(int i=head[u];​i;​i=edge[i].next){
 + int v=edge[i].to;​
 + if(!match[v]||dfs(match[v],​k))
 + return match[v]=u,​true;​
 + }
 + return false;
 + }
 + bool get_pair(int n){
 + _rep(u,​1,​n)
 + s.insert(u);​
 + vector<​int>​ vec;
 + _rep(u,​1,​n){
 + bool flag=true;
 + for(int v:s){
 + if(!bt[u][v]){
 + match[v]=u;​
 + s.erase(v);​
 + flag=false;​
 + break;
 + }
 + }
 + if(flag)
 + vec.push_back(u);​
 + }
 + for(int i:vec){
 + mem(head,​0);​
 + edge_cnt=0;​
 + _rep(u,​1,​n){
 + for(int v:g[i]){
 + if(!bt[u][v])
 + Insert(u,​v);​
 + }
 + }
 + _rep(v,​1,​n){
 + if(!bt[i][v])
 + Insert(i,​v);​
 + }
 + if(!dfs(i,​i))
 + return false;
 + }
 + return true;
 + }
 +}
 +int ans[MAXN];
 +int main()
 +{
 + int n=read_int();​
 + _rep(u,​1,​n){
 + int k=read_int();​
 + while(k--){
 + int v=read_int();​
 + g[u].push_back(v);​
 + bt[u][v]=1;​
 + }
 + }
 + if(KM::​get_pair(n)){
 + _rep(i,​1,​n)
 + ans[KM::​match[i]]=i;​
 + _rep(i,​1,​n)
 + space(ans[i]);​
 + }
 + else
 + puts("​-1"​);​
 + return 0;
 +}
 +</​code>​
 +</​hidden>​
 +
 +===== D. Diameter Counting =====
 +
 +==== 题意 ====
 +
 +求所有 $n$ 标号树的直径和。
 +
 +==== 题解1 ====
  
 考虑求树的直径的过程,可以先删去所有叶子结点,得到一棵新树,称为一次操作。然后再不断对新树进行操作,知道最后剩下一个或两个结点。 考虑求树的直径的过程,可以先删去所有叶子结点,得到一棵新树,称为一次操作。然后再不断对新树进行操作,知道最后剩下一个或两个结点。
行 175: 行 287:
 $$  $$ 
  
-另外所有 $h(i+k,​k)\gets 2f(i,​j)g(i,​j,​k){i+k\choose i}$ 也可以等价于 $h(i,​j)\gets 2f(i,​j)$。时间复杂度 $O\left(n^3\right)$。+另外所有 $h(i+k,​k)\gets 2f(i,​j)g(i,​j,​k){i+k\choose i}$ 也可以等价于 $h(i,​j)\gets 2f(i,​j)$。时间复杂度 $O\left(n^3\right)$。
  
 <hidden 查看代码>​ <hidden 查看代码>​
行 223: 行 335:
  _rep(i,​1,​n)  _rep(i,​1,​n)
  ans=(ans+h[n][i])%mod;​  ans=(ans+h[n][i])%mod;​
 + enter(ans);​
 + return 0;
 +}
 +</​code>​
 +</​hidden>​
 +
 +==== 题解2 ====
 +
 +设 $f(i,j)$ 表示深度为 $j$ 的 $i$ 标号树个数,$g(i,​j)$ 表示深度不超过 $j$ 的 $i$ 标号树个数。
 +
 +对一个直径为 $2d+1$ 的 $n$ 标号无根树,可以沿着直径的中心边切开,得到两个深度为 $d$ 的有根树。
 +
 +设 $1$ 号点所在的有根树大小为 $i$,考虑为他分配 $i-1$ 个编号,于是直径为 $2d+1$ 的 $n$ 标号无根树个数为
 +
 +$$
 +\sum_{i=1}^{n-1}f(i,​d)f(n-i,​d){n-1\choose i-1}
 +$$
 +
 +对一个直径为 $2d$ 的 $n$ 标号无根树,可以认为是根节点连接至少两个深度等于 $d-1$ 的有根树。
 +
 +利用容斥,用深度为 $d$ 的 $n$ 标号有根树个数减去根节点仅连接一个深度为 $d-1$ 的有根树个数的情况。
 +
 +根节点仅连接一个深度为 $d-1$ 的有根树可以认为是由一个深度不超过 $d-1$ 的有根树根节点连接一个深度等于 $d-1$ 的有根树得到的。
 +
 +于是直径为 $2d$ 的 $n$ 标号无根树个数为
 +
 +$$
 +f(n,​d)-\sum_{i=1}^{n-1}f(i,​d-1)g(n-i,​d-1){n\choose i}
 +$$
 +
 +接下来考虑计算 $f(i,​j),​g(i,​j)$。$f(i,​j)$ 难以直接计算,但显然有 $f(i,​j)=g(i,​j)-g(i,​j-1)$,于是只需要计算 $g(i,j)$。
 +
 +对于深度不超过 $j$ 的 $i$ 标号树个数,可以先分配一个编号给根结点,然后从与根节点相连的子树中找到编号最小的结点所在的子树。
 +
 +设子树大小为 $k$,对该子树,他深度不超过 $j-1$,显然有 $g(k,j-1)$ 种。另外需要从剩余 $i-2$ 个编号再分配 $k-1$ 个编号给子树。
 +
 +对于余下的 $n-k$ 个点,深度仍然不超过 $j$,但根节点编号已经分配,所以总数为 $\frac {g(i-k,​j)}{i-k}$。于是有
 +
 +$$
 +g(i,​j)=\sum_{k=1}^{i-1}i{i-2\choose k-1}g(k,​j-1)\frac {g(i-k,​j)}{i-k}
 +$$
 +
 +时间复杂度 $O\left(n^3\right)$,空间复杂度 $O\left(n^2\right)$。
 +
 +<hidden 查看代码>​
 +<code cpp>
 +const int MAXN=505;
 +int mod;
 +int quick_pow(int n,int k){
 + int ans=1;
 + while(k){
 + if(k&​1)ans=1LL*ans*n%mod;​
 + n=1LL*n*n%mod;​
 + k>>​=1;​
 + }
 + return ans;
 +}
 +int frac[MAXN],​invf[MAXN],​inv[MAXN];​
 +int C(int n,int m){
 + return 1LL*frac[n]*invf[m]%mod*invf[n-m]%mod;​
 +}
 +int f[MAXN][MAXN],​g[MAXN][MAXN];​
 +int main()
 +{
 + int n=read_int();​
 + mod=read_int();​
 + frac[0]=1;
 + _for(i,​1,​MAXN)frac[i]=1LL*frac[i-1]*i%mod;​
 + invf[MAXN-1]=quick_pow(frac[MAXN-1],​mod-2);​
 + for(int i=MAXN-1;​i;​i--){
 + invf[i-1]=1LL*invf[i]*i%mod;​
 + inv[i]=1LL*invf[i]*frac[i-1]%mod;​
 + }
 + g[1][0]=1;
 + _rep(i,​1,​n){
 + _for(j,​1,​i)_for(k,​1,​i)
 + g[i][j]=(g[i][j]+1LL*g[k][j-1]*g[i-k][j]%mod*C(i-2,​k-1)%mod*i%mod*inv[i-k])%mod;​
 + _rep(j,​i,​n)
 + g[i][j]=g[i][i-1];​
 + }
 + f[1][0]=1;
 + _rep(i,​2,​n)_for(j,​1,​i)
 + f[i][j]=(g[i][j]-g[i][j-1])%mod;​
 + int ans=0;
 + _for(i,​1,​n){
 + int cnt=0,​d=i/​2;​
 + if(i&​1){
 + _for(j,​1,​n)
 + cnt=(cnt+1LL*f[j][d]*f[n-j][d]%mod*C(n-1,​j-1))%mod;​
 + }
 + else{
 + cnt=f[n][d];​
 + _for(j,​1,​n)
 + cnt=(cnt-1LL*f[j][d-1]*g[n-j][d-1]%mod*C(n,​j))%mod;​
 + }
 + ans=(ans+1LL*cnt*i)%mod;​
 + }
 + if(ans<​0)ans+=mod;​
  enter(ans);​  enter(ans);​
  return 0;  return 0;
行 348: 行 558:
  return 0;  return 0;
 } }
 +</​code>​
 +</​hidden>​
 +
 +===== I. War of Inazuma (Hard Version) =====
 +
 +==== 题意 ====
 +
 +要求给 $n$ 位二进制数染上黑白两色,使得黑白两色的二进制数个数不相等。同时每个二进制数向其他只有一位与自身不同的二进制数连边。
 +
 +要求与每个二进制数相邻的同色二进制数不超过 $m=\lceil\sqrt n\rceil$。
 +
 +==== 题解 ====
 +
 +将二进制数写成一个 $\lceil\frac nm\rceil\times m$ 的矩阵,最后一行不足的位置补 $1$,然后将二进制数分为四类:
 +
 +$A.$ 有奇数个 $1$,至少存在一行全为 $1$
 +
 +$B.$ 有偶数个 $1$,不存在一行全为 $1$
 +
 +$C.$ 有奇数个 $1$,不存在一行全为 $1$
 +
 +$D.$ 有偶数个 $1$,至少存在一行全为 $1$
 +
 +$A,B$ 染白色,$C,​D$ 染黑色。下面证明方案合法:
 +
 +只考虑白色的合法性,黑色的合法性是对称的。
 +
 +首先 $A$,$B$ 内部不连边,因为内部 $1$ 奇偶性相同所有至少有两个位置不同。
 +
 +只有仅一行全 $1$ 的 $A$ 才能和 $B$ 连边,否则至少有两个位置不同。
 +
 +对于 $A$ 仅一行全 $1$ 的数 $u$,为了和 $B$ 中的数 $v$ 连边,需要 $v$ 其他行与 $u$ 完全相同,然后 $v$ 在 $u$ 的全 $1$ 行只有一个位置是 $0$。
 +
 +由于一行只有 $m$ 个数,于是这样的 $v$ 最多只有 $m$ 个。
 +
 +对与 $B$ 中的每个数 $u$,为了和 $A$ 中的数 $v$ 连边,需要 $v$ 其他行与 $u$ 完全相同,然后仅某一行是全 $1$ 行。
 +
 +由于只有 $\lceil\frac nm\rceil$ 行,因此这样的 $v$ 最多只有 $\lceil\frac nm\rceil\le m$ 个。
 +
 +最后有 $A+C=B+D=2^{n-1},​B+C=(2^m-1)^{\lceil\frac nm\rceil}$,于是 $A+B,C+D$ 都是奇数。
 +
 +由于 $4\mid A+B+C+D$,于是 $A+B\neq C+D$。
 +
 +<hidden 查看代码>​
 +<code cpp>
 +bool check(int n,int m,int v){
 + bool flag_cnt=false;​
 + bool flag_one=false;​
 + for(int i=0;​i<​n;​i+=m){
 + bool flag_line=true;​
 + int r=min(n,​i+m);​
 + _for(j,​i,​r){
 + int c=v&1;
 + flag_line&​=c;​
 + flag_cnt^=c;​
 + v>>​=1;​
 + }
 + flag_one|=flag_line;​
 + }
 + return flag_cnt^flag_one;​
 +}
 +int main()
 +{
 + int n=read_int(),​m=ceil(sqrt(n));​
 + _for(i,​0,​1<<​n)
 + putchar('​0'​+check(n,​m,​i));​
 + return 0;
 +}
 +
 </​code>​ </​code>​
 </​hidden>​ </​hidden>​
行 1120: 行 1399:
  for(int i=0; i<m; i++) PO.work(po.p[i],​i+1);​  for(int i=0; i<m; i++) PO.work(po.p[i],​i+1);​
  JXM::​solve();​  JXM::​solve();​
 + return 0;
 +}
 +</​code>​
 +</​hidden>​
 +
 +===== K. Walking =====
 +
 +==== 题意 ====
 +
 +给定一个 $n\times m$ 的网格和初始点 $(a,​b)$,求从初始点出发移动 $t$ 步且始终不出界的情况下的所有走法。
 +
 +==== 题解 ====
 +
 +显然横轴坐标是独立的,可以分开考虑。
 +
 +设 $f(s,n,a)$ 表示从一维坐标轴从 $a$ 点出发走 $s$ 步且始终处于 $[1,n]$ 范围内的情况下的所有走法。于是答案为
 +
 +$$
 +\sum_{i=0}^t {t\choose i}f(i,​n,​a)f(t-i,​m,​b)
 +$$
 +
 +接下来考虑如何计算 $f(s,​n,​a)(s\in [0,​t])$,$f(s,​m,​b)$ 的计算方式类同。
 +
 +方案一:设 $\text{dp}(i,​j)$ 表示走 $i$ 步最后位于 $j$ 点且始终为出界的方案数,不难得到一个 $O(nt)$ 的暴力解法。
 +
 +方案二:不难发现,有
 +
 +$$
 +\begin{equation}\begin{split} ​
 +f(s,​n,​a)&​=\sum_{i=1}^n \text{dp}(s,​i) \\ 
 +&​=\text{dp}(s-1,​1)+\sum_{i=2}^{n-1} (\text{dp}(s-1,​i-1)+\text{dp}(s-1,​i+1))+\text{dp}(s-1,​n)\\ ​
 +& =2f(s-1,​n,​a)-\text{dp}(s-1,​1)-\text{dp}(s-1,​n)
 +\end{split}\end{equation}
 +$$
 +
 +于是问题转化为计算 $\text{dp}(s,​1),​\text{dp}(s,​n)$。
 +
 +对每个移动方案,定义非法序列,每当点进入 $(-\infty,​0)$ 时非法序列末尾加上 $L$,每当点进入 $(n,​+\infty)$ 时非法序列末尾加上 $R$。
 +
 +对于 $\text{dp}(s,​1)$,我们需要获得所有非法序列为空串的移动方案。设 $h(a,b,s)$ 表示从 $a$ 移动 $s$ 步到达 $b$ 的方案数。
 +
 +显然根据 $a,b,s$ 奇偶性以及预处理组合数可以 $O(1)$ 计算 $h(a,​b,​s)$。
 +
 +然后总移动方案为 $h(a,​1,​s)$。利用容斥,首先我们减去非法序列为 ''​.*L+.*''​ 和 ''​.*R+.*''​ (非法序列均用正则表达式表示)的移动方案。
 +
 +设 $l(x)=-x,​r(x)=2(n+1)-x$。
 +
 +根据简单组合数学知识,不难发现 ''​.*L+.*'' ​ 代表的方案为 $h(a,​l(1),​s)$,''​.*R+.*'' ​ 代表的方案为 $h(a,​r(1),​s)$。
 +
 +接下来我们需要补上减去非法序列为 ''​.*L+R+.*''​ 和 ''​.*R+L+.*''​ 的移动方案,分别为 $h(a,​r(l(1)),​s),​h(a,​l(r(1)),​s)$。
 +
 +依此类推,有
 +
 +$$
 +\text{dp}(s,​1)=h(a,​1,​s)-h(a,​l(1),​s)-h(a,​r(1),​s)+h(a,​r(l(1)),​s)+h(a,​l(r(1)),​s)-h(a,​l(r(l(1))),​s)-h(a,​r(l(r(1))),​s)+\cdots ​
 +$$
 +
 +由于 $r(l(x))=2(n+1)+x$,且当 $\text{abs}(a-x)\gt s$ 时一定有 $h(a,​x,​s)=0$,所以上述容斥最多迭代 $O(\frac sn)$ 次。
 +
 +于是方案二的总时间复杂度为 $O\left(\sum_{i=1}^t \frac in\right)\sim O\left(\frac {t^2}n\right)$。
 +
 +考虑根号分治,当 $n\lt \sqrt t$ 时采用方案一,否则采用方案二。总时间复杂度 $O(t\sqrt t)$。
 +
 +<hidden 查看代码>​
 +<code cpp>
 +const int MAXN=5e5+5,​MAXM=800,​mod=998244353;​
 +int quick_pow(int n,int k){
 +    int ans=1;
 +    while(k){
 +        if(k&​1)ans=1LL*ans*n%mod;​
 +        n=1LL*n*n%mod;​
 +        k>>​=1;​
 +    }
 +    return ans;
 +}
 +int frac[MAXN],​invf[MAXN];​
 +int C(int n,int m){
 +    return 1LL*frac[n]*invf[m]%mod*invf[n-m]%mod;​
 +}
 +void init(){
 + frac[0]=1;
 +    _for(i,​1,​MAXN)frac[i]=1LL*frac[i-1]*i%mod;​
 +    invf[MAXN-1]=quick_pow(frac[MAXN-1],​mod-2);​
 +    for(int i=MAXN-1;​i;​i--)
 +    invf[i-1]=1LL*invf[i]*i%mod;​
 +}
 +int ans1[MAXN],​ans2[MAXN];​
 +int dp[2][MAXM];​
 +void solve1(int s,int n,int a,int *ans){
 + int pos=0;
 + mem(dp[pos],​0);​
 + dp[pos][a]=1;​
 + ans[0]=1;
 + _rep(i,​1,​s){
 + pos=!pos;
 + mem(dp[pos],​0);​
 + _rep(j,​1,​n){
 + dp[pos][j]=(dp[!pos][j-1]+dp[!pos][j+1])%mod;​
 + ans[i]=(ans[i]+dp[pos][j])%mod;​
 + }
 + }
 +}
 +int cal(int s,int n,int a,int pos){
 + int pos1=pos,​pos2=pos,​ans=0,​d=abs(pos-a);​
 + if(d<​=s&&​(s-d)%2==0)
 + ans=C(s,​(s+d)/​2);​
 + for(int j=1;;j++){
 + if(j&​1){
 + pos1=-pos1;​
 + pos2=2*(n+1)-pos2;​
 + }
 + else{
 + pos1=2*(n+1)-pos1;​
 + pos2=-pos2;​
 + }
 + int d1=abs(pos1-a),​d2=abs(pos2-a),​det=0;​
 + if(d1>​s&&​d2>​s)break;​
 + if(d1<​=s&&​(s-d1)%2==0)
 + det=(det+C(s,​(s+d1)/​2));​
 + if(d2<​=s&&​(s-d2)%2==0)
 + det=(det+C(s,​(s+d2)/​2))%mod;​
 + if(j&​1)
 + ans=(ans+mod-det)%mod;​
 + else
 + ans=(ans+det)%mod;​
 + }
 + return ans;
 +}
 +void solve2(int s,int n,int a,int *ans){
 + ans[0]=1;
 + _rep(i,​1,​s)
 + ans[i]=(2LL*ans[i-1]+mod-cal(i-1,​n,​a,​1)+mod-cal(i-1,​n,​a,​n))%mod;​
 +}
 +void solve(int s,int n,int a,int *ans){
 + if(1LL*n*n<​s)
 + solve1(s,​n,​a,​ans);​
 + else
 + solve2(s,​n,​a,​ans);​
 +}
 +int main()
 +{
 + init();
 + int t=read_int(),​n=read_int(),​m=read_int(),​a=read_int(),​b=read_int();​
 + solve(t,​n,​a,​ans1);​
 + solve(t,​m,​b,​ans2);​
 + int ans=0;
 + _rep(i,​0,​t)
 + ans=(ans+1LL*C(t,​i)*ans1[i]%mod*ans2[t-i])%mod;​
 + enter(ans);​
  return 0;  return 0;
 } }
 </​code>​ </​code>​
 </​hidden>​ </​hidden>​
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