题目大意:
就是现在给出一个图, N个点, M条边, N <= 3000, M <= N*N, 但是没有重边, 每条边都有一个权值, 图中没有自环
现在给出Q次询问, 每次询问表示如果更改边(u, v)的权值为c, c一定比之前那个权值大, 那么改变这条边之后得到的图的最小生成树的权值是多少
输出Q次查询对应MST的权值的和除以Q, 保留小数点后4位
大致思路:
首先我们可以用Prim预处理出原图的最小生成树, 那么记录这颗树上使用的边
如果更改发生在不是最小生成树上的边上, 那么答案不变, 就是这个最小生成树的权值
如果改变发生在这棵生成树上的边中, 一定会将这棵最小生成树分成两棵树, 可以证明, 新图的最小生成树一定可以是包含这两棵树上所有的边的树, 可以用反证法证明, 如果(u, v)是生成的两棵树上的边且不能成为新的最小生成树上的边, 那么这条边也不能成为原最小生成树上的边
那么问题变成对于原来的最小生成树被切成两棵树之后, 如何选择权值最小的一条边将两棵树连通
这个问题是用DP来解决的
首先在找到最小生成树之后
用dp[i][j]表示最小生成树上点 i 到以点j为根节点的子树的最短边的权值(这里i视作整棵树的根), 于是算出dp[i][j]需要枚举以i为根结点, 遍历一遍树, 时间复杂度是O(n^2), 注意dp[i][j]在计算时, 如果j是i个儿子, 那么w[i][j]不能为dp[i][j]做出贡献(为了接下来best[i][j]方便计算, 视作删掉了边(i, j))
然后用best[i][j]表示如果删去最小生成树上的边(i, j), 最小的替代边权值是多少 (只有MST上有(i, j)边的时候best[ i ][ j ]有意义)
那么求出best[i][j]只需要判断所有以j为根时, i及其子树上的点u, dp[u][j]的最小值即可
那么当改变的边(u, v)是MST上的边时, 结果是原MST的权值 - w[u][v] + min(新(u, v)权值,best[u][v])
代码如下:
Result : Accepted Memory : 116780 KB Time : 1404 ms
/* * Author: Gatevin * Created Time: 2015/7/24 14:05:16 * File Name: D.cpp */ #include<iostream> #include<sstream> #include<fstream> #include<vector> #include<list> #include<deque> #include<queue> #include<stack> #include<map> #include<set> #include<bitset> #include<algorithm> #include<cstdio> #include<cstdlib> #include<cstring> #include<cctype> #include<cmath> #include<ctime> #include<iomanip> using namespace std; const double eps(1e-8); typedef long long lint; #define maxn 3010 vector <int> G[maxn];//保存最小生成树 int w[maxn][maxn]; int n, m; #define inf 1e9 int dis[maxn];//dis[u]表示prim过程中点连通块通过1条边到u最短距离 bool vis[maxn]; int pre[maxn]; bool mst[maxn][maxn]; int dp[maxn][maxn]; int best[maxn][maxn]; lint sum; void Prim() { fill(dis, dis + n + 1, inf); memset(vis, 0, sizeof(vis)); memset(mst, 0, sizeof(mst)); dis[1] = 0; vis[1] = 1;//从点1开始 for(int i = 2; i <= n; i++) if(w[1][i] < dis[i]) dis[i] = w[1][i], pre[i] = 1; int now = -1; for(int times = 1; times < n; times++) { for(int j = 1; j <= n; j++) if(!vis[j] && (now == -1 || dis[j] < dis[now])) now = j;//找出接下来要加入的点 if(now == -1 || dis[now] == inf) break;//mst不存在 mst[now][pre[now]] = mst[pre[now]][now] = 1;//表示边(j, pre[j])是最小生成树中的边 sum += dis[now]; vis[now] = 1; G[now].push_back(pre[now]); G[pre[now]].push_back(now); for(int j = 1; j <= n; j++) { if(vis[j]) continue; if(dis[j] > w[now][j]) dis[j] = w[now][j], pre[j] = now; } now = -1; } return; } void dfs1(int now, int fa, int start) { for(int i = 0, sz = G[now].size(); i < sz; i++) { int u = G[now][i]; if(u == fa) continue; dfs1(u, now, start); if(start != now) dp[start][now] = min(dp[start][now], dp[start][u]); } if(fa != -1 && fa != start && now != start) dp[start][now] = min(dp[start][now], w[start][now]); return; } void dfs2(int now, int fa, int start) { for(int i = 0, sz = G[now].size(); i < sz; i++) { int u = G[now][i]; if(u == fa) continue; dfs2(u, now, start); if(now != start) best[now][start] = min(best[u][start], best[now][start]); } if(now != start) best[now][start] = min(best[now][start], dp[now][start]); return; } void solve() { for(int i = 1; i <= n; i++) for(int j = 1; j <= n; j++) best[i][j] = dp[i][j] = inf; for(int i = 1; i <= n; i++) dfs1(i, -1, i);//每一次算出从i点到以j为根的子树的的最短距离(距离只用一条边)为dp[i][j] for(int i = 1; i <= n; i++) dfs2(i, -1, i); return; } int main() { while(scanf("%d %d", &n, &m), n || m) { for(int i = 1; i <= n; i++) G[i].clear(); for(int i = 1; i <= n; i++) for(int j = 1; j <= n; j++) w[i][j] = inf; for(int i = 0; i < m; i++) { int u, v, ww; scanf("%d %d %d", &u, &v, &ww); u++, v++; w[u][v] = w[v][u] = ww; } sum = 0; Prim(); solve(); int Q; scanf("%d", &Q); double ans = 0; for(int i = 0; i < Q; i++) { int u, v, ww; scanf("%d %d %d", &u, &v, &ww); u++, v++; if(!mst[u][v]) ans += sum; else ans += sum - w[u][v] + min(ww, best[u][v]);//取min是为了防止除了(u, v)之外没有可替代的边 } ans /= Q; printf("%.4f\n", ans); } return 0; }