类型:次小生成树
题目大意:
为了举办ACM竞赛,市长决定给所有的n(3 <= n <= 100)所学校提供可靠的电力供应。当且仅当一个学校直接连到电站,或者连到另一个有可靠供应的学校时,才有可靠供应。现在给出在不同学校之间的布线成本,找出最便宜的两种连线方案。一个方案的成本等于其中所有学校之间连线的成本的总和。
题目分析:
次小生成树。
先求出最小生成树,然后枚举所有不在树上的边(u,v),和树构成环,然后去掉形成的环中属于最小生成树上的最长边maxcost[u][v],将这条边替换进去形成新的最小生成树的权值。然后取所有新形成的最小生成树中权值最小的那一个,就是次小生成树。本题我直接用kruskal+倍增算法求解maxcost数组了,因为数据范围小,用prim时可以直接算得maxcost数组,效率不清楚。
PS:该算法同样可以判断最小生成树是否唯一。如果次小生成树的权值等于最小生成树,则不唯一,反之唯一。
代码如下:
#include <cstdio> #include <cstring> #include <algorithm> using namespace std ; #define REPF( i , a , b ) for ( int i = a ; i <= b ; ++ i ) #define REPV( i , a , b ) for ( int i = a ; i >= b ; -- i ) #define LOGF( j , a , b ) for ( int j = a ; ( 1 << j ) < b ; ++ j ) #define EDGE( i , x ) for ( int i = adj[x] ; ~i ; i = edge[i].n ) #define REP( i , n ) for ( int i = 0 ; i < n ; ++ i ) #define clear( a , x ) memset ( a , x , sizeof a ) const int LOGN = 20 ; const int MAXN = 105 ; const int MAXE = 100005 ; const int OO = 0x3f3f3f3f ; struct Line { int x , y , val ; void input () { scanf ( "%d%d%d" , &x , &y , &val ) ; } bool operator < ( const Line &a ) const { return val < a.val ; } } ; struct Edge { int v , w , n ; Edge ( int V = 0 , int W = 0 , int N = 0 ) : v(V) , w(W) , n(N) {} } ; struct findAndUnion { int p[MAXN] ; int rank[MAXN] ; void init () { REP ( i , MAXN ) p[i] = i , rank[i] = 1 ; } int find ( int x ) {//非递归查找+路径压缩 int tmp , o = x , ans ; while ( p[o] != o ) o = p[o] ; ans = o ; o = x ; while ( p[o] != o ) { tmp = p[o] ; p[o] = ans ; o = tmp ; } return ans ; }//find int Union ( int x , int y ) {//合并(按秩合并) int f1 = find ( x ) ; int f2 = find ( y ) ; if ( f1 != f2 ) { if ( rank[f1] <= rank[f2] ) {//秩小的合并到秩大的点上 p[f1] = f2 ; if ( rank[f1] == rank[f2] ) ++ rank[f2] ; } else p[f2] = f1 ; return 1 ; } return 0 ; }//union } ; struct MST { //并查集 findAndUnion F ; int p[MAXN] ;//并查集父节点 Line line[MAXE] ;//读入边集 Edge edge[MAXE] ;//最小生成树边集 int adj[MAXN] , cntE ;//表头及指针 //倍增处理及查询(可用于LCA) int maxcost[MAXN][LOGN] ;//maxcost[i][j],最小瓶颈路 int anc[MAXN][LOGN] ;//anc[i][j]表示结点i的第2^j级祖先,2^0就是父亲 int cost[MAXN] ;//cost[i]表示i与父亲fa[i]之间的边权 int fa[MAXN] ;//父节点 int deep[MAXN] ;//结点深度 int n , m ;//结点数,边数 int s[MAXE] ; int top ; int ans ; void init () { top = 0 ; cntE = 0 ; clear ( adj , -1 ) ; clear ( deep , 0 ) ; }//init void addedge ( int u , int v , int w ) { edge[cntE] = Edge ( v , w , adj[u] ) ; adj[u] = cntE ++ ; edge[cntE] = Edge ( u , w , adj[v] ) ; adj[v] = cntE ++ ; }//addedge int kruskal () {//求最小生成树 F.init () ; sort ( line , line + m ) ; int cnt = 0 ; top = 0 ; ans = 0 ; REP ( i , m ) { int tmp = F.Union ( line[i].x , line[i].y ) ; if ( tmp ) { ++ cnt ; ans += line[i].val ; addedge ( line[i].x , line[i].y , line[i].val ) ;//添加树边 /* if ( cnt == n - 1 ) {//已经得到所有树边,退出 return ans ; } */ } else s[top ++] = i ;//未在生成树上的边 } return -1 ;//构不成树 }//kruskal void dfs ( int u , int p ) {//得到有根树 EDGE ( i , u ) { int v = edge[i].v ; if ( v == p ) continue ; fa[v] = u ;//v的父亲是u deep[v] = deep[u] + 1 ; cost[v] = edge[i].w ; dfs ( v , u ) ; } }//dfs void preProcess () {//预处理出anc和maxcost数组 REPF ( i , 1 , n ) { anc[i][0] = fa[i] ;// i^0 级祖先就是父亲 maxcost[i][0] = cost[i] ;//i与fa[i]之间的最大权值就是cost[i] LOGF ( j , 1 , n ) anc[i][j] = -1 ; } LOGF ( j , 1 , n ) REPF ( i , 1 , n ) if ( ~anc[i][j - 1] ) { int a = anc[i][j - 1] ; anc[i][j] = anc[a][j - 1] ; maxcost[i][j] = max ( maxcost[i][j - 1] , maxcost[a][j - 1] ) ; //选择i~anc[i][j - 1]中的最大权值和anc[i][j - 1]~anc[anc[i][j - 1]][j - 1]中的最大权值 //也就是i ~ (i^(j-1)) 和 (i^(j-1)) ~ i^j 中选取最大权值(子段的最大权值已经求出) } }//preProcess int query ( int p , int q ) {//查询两点间的最小瓶颈路 int tmp , log = 0 , ans = -OO ; if ( deep[p] < deep[q] )//令p的深度大于等于q,不满足就交换 swap ( p , q ) ; LOGF ( i , 1 , deep[p] + 1 )//得到p的最大log段( 满足 ( 1 << log ) <= deep[p] , 1 << ( log + 1 ) > deep[p] ) ++ log ; REPV ( i , log , 0 )//将p的深度降低到与q相同,同时求出p到q深度之间的最大权值 if ( deep[p] - ( 1 << i ) >= deep[q] ) {//第2^i级祖先的深度大于等于q ans = max ( ans , maxcost[p][i] ) ; p = anc[p][i] ;//跳到2^i级祖先的位置 } if ( p == q )//q是p的祖先,则之前的处理直接让p下降到q的位置,p、q之间的最大权值已经求出 return ans ;//LCA返回p( p 等于 q ) REPV ( i , log , 0 )//比较的前提是p、q深度相同 if ( ~anc[p][i] && anc[p][i] != anc[q][i] ) { //p和q深度相同,判断一个即可 //同时祖先不能是同一个,保证所比较的都是唯一路径上的边,否则会跳出最近公共祖先,得到错误结果 ans = max ( ans , maxcost[p][i] ) ; ans = max ( ans , maxcost[q][i] ) ; p = anc[p][i] ;//跳 q = anc[q][i] ;//跳 } ans = max ( ans , cost[p] ) ; ans = max ( ans , cost[q] ) ; return ans ;//LCA返回fa[p]( 它也等于fa[q] ) }//query } ; MST tree ; void work () { int u , v , k , ans = OO ; tree.init () ; scanf ( "%d%d" , &tree.n , &tree.m ) ; REP ( i , tree.m ) tree.line[i].input () ; k = tree.kruskal () ; tree.dfs ( 1 , 0 ) ; tree.preProcess () ; REP ( i , tree.top ) ans = min ( ans , tree.line[tree.s[i]].val - tree.query ( tree.line[tree.s[i]].x , tree.line[tree.s[i]].y ) ) ; printf ( "%d %d\n" , tree.ans , tree.ans + ans ) ; } int main () { int T ; scanf ( "%d" , &T ) ; while ( T -- ) work () ; return 0 ; }