Добрый день! Как можно посчитать в дереве количество путей длиной меньше чем k? Желательно решение без центроидной декомпозиции. Заранее спасибо!
№ | Пользователь | Рейтинг |
---|---|---|
1 | tourist | 3993 |
2 | jiangly | 3743 |
3 | orzdevinwang | 3707 |
4 | Radewoosh | 3627 |
5 | jqdai0815 | 3620 |
6 | Benq | 3564 |
7 | Kevin114514 | 3443 |
8 | ksun48 | 3434 |
9 | Rewinding | 3397 |
10 | Um_nik | 3396 |
Страны | Города | Организации | Всё → |
№ | Пользователь | Вклад |
---|---|---|
1 | cry | 167 |
2 | Um_nik | 163 |
3 | maomao90 | 162 |
3 | atcoder_official | 162 |
5 | adamant | 159 |
6 | -is-this-fft- | 158 |
7 | awoo | 156 |
8 | TheScrasse | 154 |
9 | Dominater069 | 153 |
10 | nor | 152 |
Добрый день! Как можно посчитать в дереве количество путей длиной меньше чем k? Желательно решение без центроидной декомпозиции. Заранее спасибо!
Название |
---|
Пусть задан ориентированный невзвешенный граф G с n вершинами, и задано целое число k. Требуется для каждой пары вершин i и j найти количество путей между этими вершинами, состоящих ровно из k рёбер. Пути при этом рассматриваются произвольные, не обязательно простые (т.е. вершины могут повторяться сколько угодно раз).
Будем считать, что граф задан матрицей смежности, т.е. матрицей g[][] размера n x n, где каждый элемент g[i][j] равен единице, если между этими вершинами есть ребро, и нулю, если ребра нет. Описываемый ниже алгоритм работает и в случае наличия кратных рёбер: если между какими-то вершинами i и j есть сразу m рёбер, то в матрицу смежности следует записать это число m. Также алгоритм корректно учитывает петли в графе, если таковые имеются.
Очевидно, что в таком виде матрица смежности графа является ответом на задачу при k=1 — она содержит количества путей длины 1 между каждой парой вершин.
Решение будем строить итеративно: пусть ответ для некоторого k найден, покажем, как построить его для k+1. Обозначим через d_k найденную матрицу ответов для k, а через d_{k+1} — матрицу ответов, которую необходимо построить. Тогда очевидна следующая формула:
Легко заметить, что записанная выше формула — не что иное, как произведение двух матриц d_k и g в самом обычном смысле:
Таким образом, решение этой задачи можно представить следующим образом:
Осталось заметить, что возведение матрицы в степень можно произвести эффективно с помощью алгоритма Бинарного возведения в степень.
Итак, полученное решение имеет асимптотику O (n^3 * log k) и заключается в бинарном возведении в k-ую степень матрицы смежности графа. Более подробно и понятно тут
Во-первых, задача на дереве а не на произвольном ориентированном графе, поэтому применять матричные вычисления это перебор, сложность соответсвенно слишком большая. Да даже перебирать все пары вершин и проверять длину пути в дереве между ними было бы оптимальнее. К тому же, такое решение учитывает только пути длины ровно k, а чтобы учитывать и все меньшие, придется искать сумму геом. прогрессии, так что в таком решении придется еще и обратную матрицу искать. breah
С помощью переливаний, поддерживая для каждой вершины количество вертикальных путей длины $$$l$$$ для всех $$$l$$$ не превосходящих глубину поддерева вершины. Чтобы пересчитать такую величину необходимо при подъеме к предку выбрать у этого предка самого глубокого сына, сдвинуть массив путей на 1 и добавить 1 вертикальный путь длины 1 и указать что такой массив теперь хранит вертикальные пути для вершины-предка, затем прибавлять кол-ва вертикальных путей из других детей. Чтобы при этом пересчитать количество всех путей, необходимо, аккуратно выписывая формулы и поддерживая префиксные суммы, проходить по массивам неглубоких детей. Работает за $$$O(n)$$$ (доказательство сложное, но легко показать что это хотя бы $$$O(n\log{n})$$$, потому что это переливания, и каждый раз, когда ты перекидываешь информацию о вершине, размер множества вершин увеличивается хотя бы вдвое), если правильно работать с векторами для поддержки вертикальных путей.