牛客寒假算法训练营2处女座与宝藏(2-sat)

牛客寒假算法训练营2处女座与宝藏(2-sat)

牛客寒假算法训练营2处女座与宝藏(2-sat)

为了补这道题专门花了一下午学了2-sat

理论倒是好懂,就是建模方法想了很久,发现一篇很好的博文,直接贴过来好了。

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模型一:两者(A,B)不能同时取
那么选择了A就只能选择B’,选择了B就只能选择A’
连边A→B’,B→A’

模型二:两者(A,B)不能同时不取
那么选择了A’就只能选择B,选择了B’就只能选择A
连边A’→B,B’→A

模型三:两者(A,B)要么都取,要么都不取
那么选择了A,就只能选择B,选择了B就只能选择A,选择了A’就只能选择B’,选择了B’就只能选择A’
连边A→B,B→A,A’→B’,B’→A’

模型四:两者(A,A’)必取A
那么,那么,该怎么说呢?先说连边吧。
连边A’→A
你想出来为什么了吗?也许你在想,哇塞,这样就保证了在反图中A在拓扑序中靠前,然后就会先选择A,呵呵,你错了。
虽然,我在一些人的博客中见到了这样的解释,但是,我还是非常负责任的告诉你,这是不全面的。
我们从A’向A连边,要的不仅是拓扑序,还有判可行与否。在2-sat图当中,若该图是可行的,就意味着如果从A到A’有路径的话,A’到A是没有路径的,因为如果有路径,它们就成一个块了,不会被判为可行,那么,如果A到A’是有路径的话,在反图中,A’就到A有路径,那么拓扑里,A’就会因为靠前被标记为“选择”,并未满足条件。并且,我们应当确信的是,解的多情况依赖的是拓扑排序的多情况,不按拓扑序来的话,解就是错误的,或者说是不成立的,也就是说,我们拓扑序先选择A的话,就会导致别的约束条件的不成立,那么在我们引入了A’到A的这条边后,A就与A’在同一块中了,算法会报告不可行信息。若是原图本来就满足A到A’有路径,然而A’到A无路径的话,我们添一条边,只是确定了其有解,但丝毫不会影响到拓扑排序,只有当A到A’之间根本不存在路径的时候,才会影响到其拓扑排序,所以,真相是这样的。
是不是有人已经开始疑惑,讲了这么久的对称性,整个算法都是依赖对称性才得以成立的,那么怎么一下引入一条边让图不对称了算法还成立呢!关于这个问题,其实很好解释,仔细想想,对称性确保的是什么?它确保的可是原图有解,则一定可以构造出来。现在我们引入了一条边A’→A,若通过上述判断,让其无解了,那么对后面显然是没有影响的,毕竟算法都没执行下去了,还算什么影响。如果还有解呢?这说明了什么?这说明了A’到A原本就存在一条路径,或者A’到A之间根本就没有路径。如果有路径的话,那么我多增加一条有区别吗?它会影响到算法的任何一步吗?显然不会啊,那如果原本没有路径的话呢?没有路径意味着谁在拓扑序列中靠前都是可能的,在有了该边后(反边为A→A’),A将在拓扑序列中靠前,被标记为“选择”,那么我们会对A’进行直接标记,此时,A’到A是没有路可走的,它根本就无法访问到A,所以在标记的这个过程中,这条路径根本就没有影响到图的任何对称性,在拓扑排序后,你完全可以当其不存在。

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关于求强连通分量的办法

刚开始学的是kosaraju算法(Two-Phase DFS),其实是因为tarjan没看懂,然后退而求其次学的这个,等到把这个学会以后再反过来看tarjan,才发现tarjan和这个的思想一模一样,只不过是tarjan巧妙的利用了栈的特性,从而不必dfs两次,虽然两者复杂度一样,但tarjan显然更快。

这里的low[u]定义为该dfs遍历对应的dfs树中,以点u为根的子树上的 所有点能够通过某一条非树边连向的点中dfn的最小值,其中dfn记录的是点的dfs序。

理解了low数组的定义以后,tarjan算法的核心思想不过就是把所有low[x]=dfn[x]的点作为一个根节点,它的dfs子节点和它就组成了一个强连通块。按照kosaraju算法的描述,其实是需要先dfs一次产生逆dfs序的,但tarjan利用dfs深度优先的特性以及栈的存储特性,在回溯的过程中巧妙的实现了逆dfs序进行强联通块的构建。笔者代码中的cnt记录了强连通块的编号,容易发现,它从大到小恰好就是一个缩完点之后新图的拓扑序。

代码如下

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxn=2e5+5;
vector<int> v[maxn];
vector<int> g[2*maxn];
int a[maxn];
int dfn[2*maxn];
int low[2*maxn];
int belong[2*maxn];
bool instack[2*maxn];
int st[2*maxn];
int num[2*maxn];
int top=0;
int id=0;
int cnt=0;
int n,m;
void tarjan(int x)
{
    dfn[x]=low[x]=++id;
    instack[x]=true;
    st[++top]=x;
    for(int i=0;i<g[x].size();i++)
    {
        int now=g[x][i];
        if(!dfn[now])
        {
            tarjan(now);
            low[x]=min(low[x],low[now]);
        }
        else if(instack[now]&&low[x]>dfn[now])
            low[x]=dfn[now];
    }
    if(low[x]==dfn[x])
    {
        cnt++;
        int now;
        do
        {
            now=st[top--];
            instack[now]=0;
            belong[now]=cnt;
            num[now]++;
        }while(x!=now);
    }
}
bool solve()
{
    for(int i=1;i<=2*m;i++)
    {
        if(!dfn[i])
            tarjan(i);
    }
    for(int i=1;i<=2*m;i+=2)
    {
        if(belong[i]==belong[i^1])
            return false;
    }
    return true;
}
int main()
{
    cin>>n>>m;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        cin>>a[i];
    }
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        int k;
        cin>>k;
        int x;
        for(int j=1;j<=k;j++)
        {
            cin>>x;
            v[x].push_back(i);
        }
    }
    int flag=1;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        if(v[i].size()==2)
        {
            int x=v[i][0]<<1;
            int y=v[i][1]<<1;
            if(a[i]==1)
            {
                g[x].push_back(y^1);
                g[x^1].push_back(y);
                g[y^1].push_back(x);
                g[y].push_back(x^1);
            }
            else
            {
                g[x].push_back(y);
                g[x^1].push_back(y^1);
                g[y^1].push_back(x^1);
                g[y].push_back(x);
            }
        }
        else if(v[i].size()==1)
        {
            int x=v[i][0]<<1;
            if(a[i]==1)
                g[x^1].push_back(x);
            else g[x].push_back(x^1);
        }
        else if(v[i].size()==0)
        {
            if(a[i]==1)
            {
                flag=0;
                break;
            }
        }
    }
    if(flag&&solve())
        cout<<"YES"<<endl;
    else cout<<"NO"<<endl;
    return 0;
}