Description
当不在思考这些抽象哲学问题时,忒修斯会在闲暇时猎杀弥诺陶洛斯。但这一次,他必须先穿过一个黑暗而扭曲的迷宫。由于这并非易事,他请求阿里阿德涅为他引路。这个迷宫可以看作是一个连通的无向图,包含 \(n\) 个节点(编号 \(1\) 到 \(n\))和 \(m\) 条边,并且有一个特殊节点 \(t\),弥诺陶洛斯就在这里。
忒修斯完全看不到图的全貌,但阿里阿德涅可以。两人会先商定一个策略,使他能安全到达弥诺陶洛斯所在的节点:阿里阿德涅会在 \(m\) 条边的每一条上贴上 \(0\) 或 \(1\) 的标签。之后,忒修斯会从某个节点 \(s\) 进入迷宫,而阿里阿德涅事先并不知道 \(s\) 的位置。
由于迷宫极为黑暗,任何时刻他只能看到当前所在节点的编号、相邻节点的编号以及相邻边的标签。此外,由于迷宫结构扭曲,他永远无法记住自己之前到过的节点的任何信息。
为了安全到达弥诺陶洛斯,忒修斯必须在不超过 \(\min+C\) 次移动内完成,其中 \(\min\) 是从 \(s\) 到 \(t\) 的最短路径上的边数,\(C\) 是一个常数。
\(1 \leq n \leq 10000,1 \leq m \leq 50000,C = 14\)。
Solution
首先如果知道边的两端点 \(u,v\) 和边权 \(w\) 后,我们可以把它看成一条有向边,即如果 \(w=0\),则方向为 \(\min(u,v)\to\max(u,v)\),否则 \(\max(u,v)\to\min(u,v)\)。
那么我们求出 \(dis_i\) 表示 \(i\to t\) 的最短路长度。然后对于每条无向边 \(u,v\),如果 \(dis_u\neq dis_v\),则让大的指向小的,否则让编号大的指向编号小的。
这是个答案正确的做法,但是最劣的步数是 \(\min\) 加上所有层点数减一的和,过不了。
由于层与层之间的边是必须要走的,所以这里要控制层内走的总边数在 \(\log n\) 范围内。
考虑利用启发式合并的思想,给每个点一个点权 \(a_i\),初始为 \(1\),每次如果确定了一条边的方向 \(u\to v\) 后,就让 \(a_v\leftarrow a_v+a_u,a_u\leftarrow 0\)。
具体地,如果一条边 \((u,v)\) 是层与层之间的边,则把其挂在层数较深的点上。否则挂在编号较小的点上。
然后从深往浅去枚举每一层,对于层内按照编号从大到小枚举每个点和挂在它上面的边,边的另一端也是从大到小枚举。
如果两端点层数不同,则层数深的指向浅的,并更新点权。如果层数相同,则点权小的指向点权大的,并更新点权。
然后走的时候每次走 \(u\) 的出边编号最大的点即可,这么做至多走 \(\min+\log n\) 步。
证明就考虑每次走出去的出边一定是第一次让 \(u\) 的点权变为 \(0\) 的边,层内的排序保证了这一点。不妨设 \(b_i\) 为 \(i\) 达到过的最大点权,那么 \(u\) 对于走出去的点 \(v\),如果是层与层之间的边,则 \(b_v\geq b_u\);如果是层内的边,则 \(b_v\geq 2b_u\),这样的边最多走 \(\log n\) 次。
总步数也就是 \(\min+\log n\)。
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