史上最系统的的竞赛图讲解:学透竞赛图看这一篇就够了!

文章目录

  • 定义
  • 性质
    • 一、兰道定理(竞赛图的判定)
      • 比分序列:将每个点的出度从小到大排序的序列。
      • 定理内容:
      • 定理证明
      • 拓展
    • 二、竞赛图缩点后拓扑序成链状,拓扑序小的点向所有拓扑序比它大的点连边。
      • (1)与SCC,拓扑序相关
      • 推论:
        • 1.根据成链状容易发现当不存在位置i满足以下条件,图为强连通图。
        • 2.在同一个SCC中在比分序列上是一个区间,根据比分序列可以完成拓扑排序。(无需建图)
      • (2)与三元环和n>=3元环相关
        • a.竞赛图中若有环一定存在三元环。
        • b.竞赛图的k>=3个点的SCC中一定存在[3,k]元环
    • 三、与哈密顿路径相关的性质(了解即可,哈密顿路径问题不在大纲内)
      • 0.哈密顿路径定义
      • 1.在竞赛图的任意一个SCC中存在哈密顿回路
      • 2.在竞赛图中存在一条哈密顿路径。
  • 例题
    • 计数相关
      • 【集训队作业2018】世界是个动物园
    • 兰道定理相关
    • [Football Game](https://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=5873)
      • 题意简述
      • 解法:兰道定理简单变形(一条边带来的得分贡献为1改成2)
      • [CF850D Tournament Construction](https://www.luogu.com.cn/problem/CF850D)
        • 题目简述:
        • 解法:竞赛图兰道定理(含构造);dp。
    • 拓扑序成链状相关(SCC,环相关)
      • 找竞赛图中任意一个三元环
      • [gym103371K Three Competitions](https://codeforces.com/gym/103371/problem/K)(未实现,需要cdq分治)
        • 题目简述:
        • 解法:三维偏序;竞赛图拓扑序成链状性质;特殊的SCC缩点求法。
    • 哈密顿路径相关(了解即可)
        • [POI2017 Turysta](https://www.luogu.com.cn/problem/P3561)

定义

任意两点之前有且仅有一条边的有向图。即有向完全图。

赢的点连向输的点,一条边表示一个胜负关系。

性质

一、兰道定理(竞赛图的判定)

比分序列:将每个点的出度从小到大排序的序列。

定理内容:

设s是图G的比分序列。

G是竞赛图的充要条件为:

1 < = k < = n ∑ i = 1 k s i > = C k 2 1<=k<=n\\ \sum_{i=1}^ks_i>=C_k^2 1<=k<=ni=1ksi>=Ck2

并且k=n时取等。

实质上是:

对于每个点的出度之和总是大于等于下界,并且最后取等,那么图是竞赛图。

定理证明

必要性显然,任意一个竞赛图都满足兰道定理。

充分性证明:

证明对于一个满足兰道定理的比分序列s对应一个竞赛图。

考虑构造法,现有一个所有点i都像j

考虑说明调整一定步数之后u能变成s。

u实质上是比分序列前缀和的下界,每一次都能取等。

现在有

1 < = k < = n ∑ i = 1 k s i > = ∑ i = 1 k u i 1<=k<=n \\ \sum_{i=1}^k s_i>=\sum_{i=1}^ku_i 1<=k<=ni=1ksi>=i=1kui

考虑第一步:

在u中找到一个 u i < s i u_iui<s

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