[Codeforces 814E] An unavoidable detour for homeDP+BFS树+组合数学

xiaoxiao2021-02-28  79

题目链接   liu_cheng_ao大爷写的民间题解

注意: 以下内容打大部分都是对liu_cheng_ao大爷题解的转述(但是可能复杂度并没有那么优秀),

             因为博主太菜,并没有什么自己思考的能力(智力-=2)

题解: 因为每条边的权值相等,所以考虑bfs的过程,

             所以考察一张符合条件的图的bfs树的性质。

             (根据题意,我们把capital设为bfs树的树根)

             1. 显然,因为是bfs,

                 有边连接的两个点的深度差不超过1,

                 否则bfs中根到某个节点的距离就不是最短路了;

             2. 有了1这个很强的性质后,因为根到每个节点的最短路唯一,

                  所以bfs树上,相邻节点之间只能有1条边,

             根据1,2两点,我们可以发现,

             在bfs树上,非树边只能存在于深度相同的节点之间。

             又因为1到n这n个点到capital的距离递增,所以bfs树上,每一层的编号都是连续的一段。

             这样,就可以进行递推转移dp了:

             设f[i][j]表示考虑前i个位置,与第i个位置深度相同的点有j个,

             与i位置深度相同的点只考虑连接到父亲的边,深度小于第i个位置的所有点度数均已经满足的方案数。

             则可以通过枚举上一层的节点个数进行转移:

             dp of dp:f[i][j]=sigma(f[i-j][k]*g[j][c1][c2]).

                                其中,c1是上一层的度数为2的节点数,c2是上一层的度数为3的节点数,

                                g[i][j][k]表示这一层有i个节点,上一层有j个度数为2的节点,k个度数为3的节点,

                                假设上一层中的节点都有连向父亲的边的情况下,使得上一层中(j+k)个点的度数均满足条件的方案数。

                                g数组中,所有(j+k)个点两两不同。

                                g数组的转移: i=j=k=0情况下,g[i][j][k]=1.

                                                           i=j=0,k>0情况下,g[i][j][k]=sigma(l=3..k,g[i][j][k-l]*C(k-1,l-1)*N(l))

                                                           解释:考虑标号最大的点所在的环,

                                                                       因为每个点度数为2,形成若干个环,

                                                                       枚举的l是标号最大的点所在的环的点数,

                                                                       而N(l)是l个点形成的环的个数(点与点两两不同),

                                                                       N(l)=(l-1)!/2,即为项链数。

                                                           i=0,j>0情况下,g[i][j][k]=(j-1)*g[i][j-2][k]+k*g[i][j][k-1],

                                                           解释:考虑标号最大的度数为1的点所连向的边,

                                                                       此时,这个点可以向另一个度数为1的点进行连边,方案数为(j-1)*g[i][j-2][k].

                                                                                   这个点也可以向一个度数为2的点进行连边,方案数为k*g[i][j][k-1],

                                                                                   因为这么做使得度数为1的点的个数不变,度数为2的点的个数+1.

                                                           i,j,k>0情况下,g[i][j][k]=j*g[i-1][j-1][k]+k*g[i-1][j+1][k-1].

                                                           解释:考虑标号最大的儿子所连向的边,

                                                                       连向度数为2的点和连向度数为3的点分别讨论,

                                                                       若连向度数为2的点,这个点在本层内就无法再连了,

                                                                       若连向度数为3的点,这个点能连接到的边的条数从2变成了1,

                                                                       所以转移显然。

                               O(n^3)预处理出g数组后即可O(n^3)求出f数组得到最终答案。

             注意:f数组中每个点考虑时都认为其非根节点,所以根节点的情况提前处理一下,从第2层开始dp,

                         而对于叶子节点,统计答案时可以将其看做有0个儿子的非叶子节点进行转移。

                         (转移到dep[叶子节点]+1层时,叶子节点的度数限制就得到了满足)

Code:

#include <bits/stdc++.h> #define ll long long #define mod 1000000007ll using namespace std; /* g数组的计算: i!=0----->根据儿子连向的父亲计算, j!=0----->根据最后一个入度为2的点的连接方式计算 k!=0----->根据最后一个点所在环的大小计算 i=j=k=0----->g[i][j][k]=1. f数组的计算: f[d[1]+1][d[1]]=1 f[i][j]=sigma(f[i-j][k]*g[j][c1][c2]). ans=sigma(f[n][i]*g[0][c1][c2]). */ ll c[51][51],p[51]; ll g[51][51][51]; ll f[51][51]; int a[51],n; inline void get_c() {int i,j; for (i=0;i<=n;i++) {c[i][0]=1ll;c[i][i]=1ll; for (j=1;j<i;j++) {c[i][j]=c[i-1][j]+c[i-1][j-1]; if (c[i][j]>=mod) {c[i][j]-=mod;} } } p[3]=1; for (i=4;i<=n;i++) {p[i]=(p[i-1]*((ll)(i-1)))%mod;} } inline void get_g() {int i,j,k; for (j=0;j<=n;j++) {for (k=0;k<=n;k++) {if (j==0&k==0) {g[0][j][k]=1;continue;} if (j>0) {if (j-2>=0) {g[0][j][k]+=((ll)(j-1))*g[0][j-2][k]; g[0][j][k]%=mod; } if (k-1>=0) {g[0][j][k]+=((ll)(k))*g[0][j][k-1]; g[0][j][k]%=mod; } } else {for (i=3;i<=k;i++) {g[0][j][k]+=((g[0][j][k-i]*c[k-1][i-1])%mod)*p[i]; g[0][j][k]%=mod; } } } } for (i=1;i<=n;i++) {for (j=0;j<=n;j++) {for (k=0;k<=n;k++) {if (j-1>=0) {g[i][j][k]+=((ll)(j))*g[i-1][j-1][k]; g[i][j][k]%=mod; } if (k-1>=0) {g[i][j][k]+=((ll)(k))*g[i-1][j+1][k-1]; g[i][j][k]%=mod; } } } } } inline void get_f() {int i,j,k; f[a[1]+1][a[1]]=1; for (i=a[1]+2;i<=n;i++) {for (j=1;j+a[1]+1<=i;j++) {int c1=0,c2=0; for (k=1;k+j<=i;k++) {if (a[i-j-k+1]==2) {c1++;} else {c2++;} f[i][j]+=f[i-j][k]*g[j][c1][c2]; f[i][j]%=mod; } } } } int main (){ int i; scanf ("%d",&n); for (i=1;i<=n;i++) {scanf ("%d",&a[i]);} get_c(); get_g(); get_f(); ll ans=0; int c1=0,c2=0; for (i=1;i<=n;i++) {if (a[n-i+1]==2) {c1++;} else {c2++;} ans+=f[n][i]*g[0][c1][c2]; ans%=mod; } printf ("%lld\n",ans); return 0; }            

        

            

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