yukicoder No.317 - 辺の追加

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問題文

問題概要

ノード数 $N$,枝数 $M$ の無向グラフが与えられる.
ノード数 $i$ の連結成分を作るためには,最小で何個の枝を付け加えれば良いかという問に,$i=1,2,\ldots,N$ に対して全て答える問題.
作ることができないものは,そう答える.
グラフは自己ループや同じノード間に複数の枝があることもある.

解法

union findなどを用いて,与えられたグラフの各連結成分のノード数を求めておく.
その異なる連結成分を $k$ 個くっつければサイズ $i$ になるならば,$i$ に対する答えは $k-1$ になる.
状態を(現在のノード数の和)として,それは最小何個の連結成分をくっつければできるかを計算するDPすれば良い.
ただし,連結成分の数は多くなりうるので,同じサイズの連結成分はまとめて処理してやる.
例えば,同じサイズの連結成分が $k$ 個ある場合,$1$ 個ずつDP配列をなぞって処理すると $O(Nk)$ 時間かかってしまうが,スタックを用いてうまくすると $O(N)$ 時間で可能.
他にも,$k=8$ ならば $k=4+2+1+1$ として,$4$ 個の連結成分を増やし,$4$ 個分のノードを一気に増やす,というのと,$2$ 個の連結成分を増やし,$2$ 個分のノードを一気に増やす,というのと,…とやっても良い.
具体的には,$\lceil k/2 \rceil$ 個分をまとめて処理してあげて,残りは同様に再帰的にやっていく.
そうすると,任意の整数 $i \leq k$ に対して,$i$ 個使うというのが表現できる($5$ 回なら $4+1$,$7$ 回なら $4+2+1$ のように).
(個数制限付きナップサック問題と同様)
違うサイズの連結成分は高々 $O(\sqrt{N})$ 個であるから,時間計算量は $O(N^{3/2} + M)$ 程度になる.

C++によるスパゲッティなソースコード

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

#define REP(i,a,b) for(i=a;i<b;i++)
#define rep(i,n) REP(i,0,n)

#define mygc(c) (c)=getchar_unlocked()
#define mypc(c) putchar_unlocked(c)

void reader(int *x){int k,m=0;*x=0;for(;;){mygc(k);if(k=='-'){m=1;break;}if('0'<=k&&k<='9'){*x=k-'0';break;}}for(;;){mygc(k);if(k<'0'||k>'9')break;*x=(*x)*10+k-'0';}if(m)(*x)=-(*x);}
template <class T, class S> void reader(T *x, S *y){reader(x);reader(y);}

void writer(int x, char c){int s=0,m=0;char f[10];if(x<0)m=1,x=-x;while(x)f[s++]=x%10,x/=10;if(!s)f[s++]=0;if(m)mypc('-');while(s--)mypc(f[s]+'0');mypc(c);}
void writer(const char x[], char c){int i;for(i=0;x[i]!='\0';i++)mypc(x[i]);mypc(c);}
template<class T> void writerLn(T x){writer(x,'\n');}

template<class T1, class T2> void sort(int N, T1 a[], T2 b[], void *mem){int i;pair<T1,T2> *r=(pair<T1, T2>*)mem;rep(i,N)r[i].first=a[i],r[i].second=b[i];sort(r,r+N);rep(i,N)a[i]=r[i].first,b[i]=r[i].second;}

char memarr[17000000]; void *mem = memarr;
#define INF 1000000000

#define SSE4_M128I_MIN_NOP_ADD32(d,a,b,c) asm volatile("movdqu %1, %%xmm0;" "movdqu %2, %%xmm1;" "movdqu %3, %%xmm2;" "paddd %%xmm2, %%xmm1;" "pminsd %%xmm1, %%xmm0;" "movdqu %%xmm0, %0;" :"=m"(d) :"m"(a), "m"(b), "m"(c) :);

struct unionFind{
  int *d, N, M;
  inline void malloc(int n){d=(int*)std::malloc(n*sizeof(int));M=n;}
  inline void *malloc(int n, void *mem){d=(int*)mem;M=n;return d+n;}
  inline void init(int n){int i;N=n;rep(i,n)d[i]=-1;}
  inline void init(void){init(M);}
  inline int get(int a){int t=a,k;while(d[t]>=0)t=d[t];while(d[a]>=0)k=d[a],d[a]=t,a=k;return a;}
  inline int connect(int a, int b){if(d[a]>=0)a=get(a);if(d[b]>=0)b=get(b);if(a==b)return 0;if(d[a]<d[b])d[a]+=d[b],d[b]=a;else d[b]+=d[a],d[a]=b;return 1;}
  inline int operator()(int a){return get(a);}
  inline int operator()(int a, int b){return connect(a,b);}
  inline int& operator[](int a){return d[a];}
  inline int sizeList(int res[]){int i,s=0;rep(i,N)if(d[i]<0)res[s++]=-d[i];return s;}
};

template<class S, class T> inline void chmin(S &a, T b){if(a>b)a=b;}

int N, M;
int dp[100001];
int cnt[100001], gain[100001];

inline void update(unsigned g, unsigned c, unsigned st){
  int i;
  if(g < 8){
    for(i=st;i>=g;i--) chmin(dp[i], dp[i-g]+c);
  } else {
    unsigned cc[4] = {c,c,c,c};
    for(i=st;i-3>=g;i-=4){
      SSE4_M128I_MIN_NOP_ADD32(dp[i-3], dp[i-3], dp[i-g-3], cc[0]);
    }
    for(;i>=g;i--) chmin(dp[i], dp[i-g]+c);
  }
}

int qs, qcost[100001], qgain[100001];

int main(){
  int i, j, k, st;
  unionFind uf;

  reader(&N,&M);
  mem = uf.malloc(N, mem);
  uf.init(N);

  while(M--){
    reader(&i,&j);
    uf(i-1, j-1);
  }
  k = uf.sizeList(cnt);
  rep(i,k) gain[cnt[i]]++;

  st = 0;
  REP(i,1,N+1) dp[i] = INF;
  REP(k,1,N+1) while(gain[k]){
    i = (gain[k]+1) / 2;
    qcost[qs] = i;
    qgain[qs++] = k*i;
    gain[k] -= i;
  }

  sort(qs, qgain, qcost, mem);
  rep(i,qs) update(qgain[i], qcost[i], st+=qgain[i]);

  REP(i,1,N+1){
    if(dp[i]==INF) writerLn("-1");
    else writerLn(dp[i]-1);
  }

  return 0;
}

Current time: 2017年07月24日15時47分57秒
Last modified: 2015年12月12日02時17分21秒 (by laycrs)
Tags: Competitive_Programming yukicoder
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