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  • JZOJ5153:树形图求和

    Description

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    HINT

    题解:

    一种很直观的想法是通过矩阵生成树求树形图方法数ans以及不包含某一条边i的树形图方法数ans[i],则答案为Σ(ans-ans[i])*w[i]。

    对于树形图,矩阵生成树的建立方法是:将有向边(u,v)加入,即inc(A[u,u])(如果是要求n能够走到所有点则inc(A[v,v])),dec(A[u,v])。

    删去第n行与第n列后,求行列式(即m[n,n],m为余子式矩阵)。

    对于要删去某条边情况下的m[n,n],只要修改矩阵的两项,再求m[n,n]。因为总要删去第n行与第n列,所以只要保留(n-1)*(n-1)的矩阵,每次求整个矩阵的行列式即可。

    但是这样做肯定会TLE,考虑使用伴随矩阵去优化。

    有公式:

    其中,A为原矩阵,A*为A的伴随矩阵,即A的代数余子式矩阵cof A的转置。(cof A[i,j]=(-1)^(i+j)*m[i,j])

    我们通过高斯消元求行列式以及矩阵求逆,计算出A*,转置得到cof A。

    对矩阵行展开求行列式的公式是:

    当删去一条边时,只修改了A[u,u]与A[u,v],它们都在第u行,所以cof A的第u行不变。

    我们可以按第u行展开,O(n)求解。多预处理一些东西,甚至可以O(1)求解。

    代码:

      1 #include<bits/stdc++.h>
      2 using namespace std;
      3 const int mo=1000000007;
      4 int n,m;
      5 int ksm(int xx,int yy)
      6 {
      7     int zz=1;
      8     while(yy)
      9     {
     10         if(yy&1)zz=(1ll*xx*zz)%mo;
     11         yy>>=1; xx=(1ll*xx*xx)%mo;
     12     }
     13     return zz;
     14 }
     15 int t[301][601];
     16 struct matrix
     17 {
     18     int a[301][601];
     19     void cheng(matrix &b)    //矩阵乘法
     20     {
     21         for(int i=1;i<=n;i++)
     22         for(int j=1;j<=n;j++)
     23         {
     24             t[i][j]=0;
     25             for(int k=1;k<=n;k++)t[i][j]=(1ll*a[i][k]*b.a[k][j]+t[i][j])%mo;
     26         }
     27         for(int i=1;i<=n;i++)
     28         for(int j=1;j<=n;j++)a[i][j]=t[i][j];
     29     }
     30     void hswap(int i,int j)     //矩阵行交换
     31     {
     32         for(int k=1;k<=2*n;k++){ int t=a[i][k]; a[i][k]=a[j][k]; a[j][k]=t; }
     33     }
     34     void hadd(int i,int j,int l)     //矩阵行之间加减
     35     {
     36         for(int k=1;k<=2*n;k++)a[j][k]=(1ll*l*a[i][k]+a[j][k])%mo;
     37     }
     38     void qiuni()     //矩阵求逆
     39     {
     40         int flag=0;
     41         for(int i=1;i<=n;i++)a[i][i+n]=1;
     42         for(int i=1;i<=n;i++)
     43         {
     44             int j=i; while((j<=n)and(a[j][i]==0))j++; 
     45             if(j>n){ flag=1; break; }
     46             if(i!=j)hswap(i,j);
     47             for(int j=i+1;j<=n;j++)if(a[j][i]!=0)
     48             {
     49                 int xx=(1ll*a[j][i]*ksm(a[i][i],mo-2))%mo;
     50                 hadd(i,j,(-xx)%mo);
     51             }
     52         }
     53         if(flag==1){ for(int i=1;i<=n;i++)for(int j=1;j<=2*n;j++)a[i][j]=0; return; }
     54         for(int i=n;i>=1;i--)
     55         {
     56             int xx=ksm(a[i][i],mo-2); hadd(i,i,(xx-1)%mo);
     57             for(int j=1;j<i;j++)if(a[j][i]!=0)hadd(i,j,(-a[j][i])%mo);
     58         }
     59         for(int i=1;i<=n;i++)
     60         for(int j=1;j<=n;j++){ a[i][j]=a[i][j+n]; a[i][j+n]=0; }
     61     }
     62     int det()     //求矩阵行列式
     63     {
     64         int ans=1;
     65         for(int i=1;i<=n;i++)
     66         for(int j=1;j<=n;j++)t[i][j]=a[i][j];
     67         for(int i=1;i<=n;i++)
     68         {
     69             int j=i; while((j<=n)and(a[j][i]==0))j++; 
     70             if(j>n)break;
     71             if(i!=j)hswap(i,j),ans=-ans;
     72             for(int j=i+1;j<=n;j++)if(a[j][i]!=0)
     73             {
     74                 int xx=(1ll*a[j][i]*ksm(a[i][i],mo-2))%mo;
     75                 hadd(i,j,(-xx)%mo);
     76             }
     77         }
     78         for(int i=1;i<=n;i++)ans=(1ll*ans*a[i][i])%mo;
     79         for(int i=1;i<=n;i++)for(int j=1;j<=n;j++)a[i][j]=t[i][j];
     80         return ans;
     81     }
     82     void zhuanzhi()    //矩阵转置 
     83     {
     84         for(int i=1;i<=n;i++)
     85         for(int j=1;j<i;j++){ int t=a[i][j]; a[i][j]=a[j][i]; a[j][i]=t; }
     86     }
     87 } x,y;
     88 int b[100001][2],w[100001];
     89 int ans,ans2,tot;
     90 int main()
     91 {
     92     freopen("calc.in","r",stdin);
     93     freopen("calc.out","w",stdout);
     94     scanf("%d%d",&n,&m);
     95     for(int i=1;i<=m;i++)scanf("%d%d%d",&b[i][0],&b[i][1],&w[i]);
     96     for(int i=1;i<=m;i++)
     97     if(b[i][0]<n){ (x.a[b[i][0]][b[i][0]]+=1)%=mo; if(b[i][1]<n)(x.a[b[i][0]][b[i][1]]-=1)%=mo; }
     98     n--; int ans=x.det(); 
     99     int ni=ksm(ans,mo-2);
    100     for(int i=1;i<=n;i++)
    101     for(int j=1;j<=n;j++)y.a[i][j]=(1ll*x.a[i][j]*ni)%mo;
    102     y.qiuni(); y.zhuanzhi();
    103     for(int i=1;i<=m;i++)
    104     if(b[i][0]<=n)
    105     {
    106         ans2=0;
    107         (x.a[b[i][0]][b[i][0]]-=1)%=mo; if(b[i][1]<=n)(x.a[b[i][0]][b[i][1]]+=1)%=mo;
    108         for(int j=1;j<=n;j++)
    109         ans2=(1ll*x.a[b[i][0]][j]*y.a[b[i][0]][j]+ans2)%mo;
    110         tot=(1ll*(ans-ans2)*w[i]+tot)%mo;
    111         (x.a[b[i][0]][b[i][0]]+=1)%=mo; if(b[i][1]<=n)(x.a[b[i][0]][b[i][1]]-=1)%=mo;
    112     }
    113     tot=(tot+mo)%mo;
    114     printf("%d
    ",tot);
    115 }
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