\(2020\) 年 \(3\) 月 \(17\) 日更博報告:
1 月的更新雖然完善了一些問題,但是講得比較快,有些同學看不大懂,故再次更新,還有什么不懂的請私信我。
由於阿里雲的各種問題,使得原本在博客園中排版精美的源碼在這里丑陋不堪。故更好的閱讀效果請點擊這里
\(2020\) 年 \(9\) 月 \(5\) 日更博報告:
士別三日,刮目相待。更新一些細節的描述,優化排版。希望這篇題解能夠幫助更多初學者,成為最好的題解。
文字講解
題目分析:
首先 ,要知道這道題是 \(Topo\) 拓撲排序。不妨先從拓撲排序定義下手,分析題目的性質。經分析得:
食物鏈中的生物 —— 節點
生物之間的關系 —— 有向邊
為了方便描述,我們將
不會捕食其他生物的 生產者 叫做 最佳生產者
不會被其他生物捕食的 消費者 叫做 最佳消費者
由於數據中不會出現環,所以 最大食物鏈 即 左端是 最佳生產者 ,右端是 最佳消費者 的路徑
而 只要最左端是 最佳生產者 的路徑(即最右端可以不是 最佳消費者 的最大食物鏈) 我們稱之為 類食物鏈
既然 食物鏈中的生物 可以看成 節點,那么 最佳生產者 的入度一定為 \(0\), 而 最佳消費者 的出度也為 \(0\)
思路引導
想要找到一條 最大食物鏈 ,那么這條路徑的 起點 入度要為0,終點 出度要為0。 故:
既要記錄入度,還要記錄出度!
現在的問題轉換成了,如何找到圖中所有 左端點入度為0 且 右端點出度為0 的路徑的數量
正解
我們拿起筆,在草稿紙上畫一個圖進行推算。接下來將使用 樣例 進行舉例。
(將 最佳生產者 塗上 藍色,最佳消費者 塗上 紅色)
發現: 答案為 到所有 紅色點 的路徑條數的 總和
(這里的 路徑條數總和 不是 連向它有幾條邊 ,而是以它結束的 最大食物鏈 數量的總和)
對於上圖,\(5\) 號點的對應路徑數量 取決於:以 到 \(5\) 號點的三個點( \(2\) 號、\(3\) 號、\(4\) 號) 結尾的 類食物鏈 條數的總和。
而 以 \(2\) 號、\(3\) 號、\(4\) 號 結尾的 類食物鏈 取決於:以 可以到達 \(2\) 號、\(3\)號、\(4\)號點 的點 結尾的 類食物鏈 條數的總和。
以此類推,顯然對於 以 任一點 結尾的 類食物鏈 的數量,都取決於 藍色點
各點數量對應關系在下圖用綠色邊標注
重點:
使用拓撲排序,由題意得知 \(Topo\) 排序第一輪被刪掉的點 一定是 藍色點(最佳生產者),而令 藍色點 的答案為 \(1\)。
當第一輪刪點時,將藍色點可以到的點 的答案 都加上 藍色點的 答案(即加 \(1\))。
即:拓撲排序 需要刪除的點的答案 都累加到 它可以到達的點 上面去
這樣我們就將邊的累加 轉換到了 點之間的累加。
最后累加所有 紅色點(最佳消費者) 的答案,輸出即可。
以第 i 號點結束的 類食物鏈 數量 = 以 可到達 i 號點 的點 結尾的 類食物鏈 數量的和
以下是模擬操作過程:
加載時間較慢,請稍等
第一輪:刪除 \(1\) 號藍色點,\(1\) 號藍色點可以到的點(\(2\) 號點、\(3\) 號點)都加 \(1\)
第二輪:刪除 \(2\) 號點,\(2\) 號點可以到的點(\(3\) 號點、\(5\) 號紅色點)都加 \(1\)。此時 \(3\) 號點答案為 \(2\),\(5\) 號點答案為 \(1\)
第三輪:刪除 \(3\) 號點,\(3\) 號點可以到的點(\(4\) 號點、\(5\) 號紅色點)都加 \(2\)。此時 \(5\) 號點答案為 \(3\),\(4\) 號點答案為 \(2\)
第四輪:最后刪除 \(4\) 號點,\(4\) 號點可以到的點(\(5\) 號紅色點)加 \(2\),此時 \(5\) 號點答案為 \(5\)
可見全圖只有 \(5\) 號一個紅色點,那么答案就是 \(5\) 號點的答案—— \(5\) 了
那么代碼實現就很簡單了!
上代碼:
#include<bits/stdc++.h>
#include<cctype>
#pragma GCC optimize(2)
#define ll long long
#define rg register
#define New int
//上面這些花里胡哨的東西請忽略
using namespace std;
inline New read()//快速讀入
{
New X = 0,w = 0;
char ch = 0;
while(!isdigit(ch))
{
w |= ch == '-';
ch=getchar();
}
while(isdigit(ch))
{
X = (X << 3) + (X << 1) + (ch ^ 48);
ch = getchar();
}
return w ? -X : X;
}
char F[200] ;
inline void write(New x) //快速輸出
{
if(x == 0)
{
putchar('0');
return;
}
New tmp = x > 0 ? x : -x;
int cnt = 0;
if(x < 0)
putchar( '-' );
while(tmp > 0)
{
F[cnt++] = tmp % 10 + '0';
tmp /= 10;
}
while(cnt > 0)
putchar(F[--cnt]) ;
}
const int N = 5e3 + 2; //定義常量大小
const int mod = 80112002; //定義最終答案mod的值
int n, m; //n個點 m條邊
int in[N], out[N]; //每個點的入度和出度
vector<int>nei[N]; //存圖,即每個點相鄰的點
queue<int>q; //拓撲排序模板所需隊列
int ans; //答案
int num[N]; //記錄到這個點的類食物連的數量,可參考圖
signed main()
{
n = read(), m = read();
for(rg int i = 1; i <= m; ++i)
{ //輸入邊
int x = read(), y = read();
++in[y], ++out[x]; //右節點入度+1,左節點出度+1
nei[x].push_back(y); //建立一條單向邊
}
for(rg int i = 1; i <= n; ++i) //初次尋找入度為0的點(最佳生產者)
if(!in[i])
{ //是最佳生產者
num[i] = 1; //初始化
q.push(i); //壓入隊列
}
while(!q.empty())
{ //只要還可以繼續Topo排序
int tot = q.front();//取出隊首
q.pop();//彈出
int len = nei[tot].size();
for(rg int i = 0;i < len; ++i)
{ //枚舉這個點相鄰的所有點
int next = nei[tot][i]; //取出目前枚舉到的點
--in[next];//將這個點的入度-1(因為目前要刪除第tot個點)
num[next] = (num[next] + num[tot]) % mod;//更新到下一個點的路徑數量
if(in[next] == 0)q.push(nei[tot][i]);//如果這個點的入度為0了,那么壓入隊列
}
}
for(rg int i = 1; i <= n; ++i) //尋找出度為0的點(最佳消費者)
if(!out[i]) //符合要求
ans = (ans + num[i]) % mod;//累加答案
write(ans);//輸出
return 0;//end
}