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  • bzoj3571————2016——3——12(最小乘积匹配)

    bzoj3571

    传送门http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=3571

    题解:

    ——————来自伟大的thy大神  http://blog.csdn.net/thy_asdf/article/details/50382556

    思路:首先看到题目的这个形式,就可以想到最小乘积生成树

    这题就是要求最小乘积匹配。

    对于这一类问题,我们都可以把每种方案的x之和与y之和作为它的坐标(x,y)

    要让乘积最小,那么可能的方案的坐标一定在一个下凸壳上。

    首先我们求出x最小的方案的坐标,再求出y最小方案的坐标

    这就是凸壳的两个端点A,B。

    然后考虑分治,每次找出离直线AB最远的点C,再继续处理

    要使距离最远,就是使向量AB和向量AC的叉积最大

    即最大化(c.x-a.x)*(b.y-a.y)-(c.y-a.y)*(b.x-a.x)

    即c.x*(b.y-a.y)+c.y*(a.x-b.x)       -a.x*(b.y-a.y)+a.y*(b.x-a.x)

    后面的一部分是常数,不用管。

    就是要使c.x*(b.y-a.y)+c.y*(a.x-b.x) 最大化

    那么把A[i][j]*(b.y-a.y)+B[i][j]*(a.x-b.x) 做i匹配j的边权

    跑一遍KM求出最大匹配即可得出叉积最大的匹配

    对于其他的最小乘积XXX,就类似地每次跑一遍XXX的算法求出离AB最远的方案即可

    直到不可以继续细分下去就返回两端点的匹配较小的一个即可

    虽然可以通过把所有方案构造在凸壳上卡掉这个算法,但随机情况下还是很快的

    顺带复习一下KM算法。

    KM算法使用来求完备匹配时的最大权匹配,就是所有的x都匹配到一个y,所有y都匹配到一个x

    每个点都有一个顶标lx[i],ly[i],设ij匹配的权值为g[i][j]

    那么要一直满足任意的一组顶标lx[i]+ly[j]>=g[i][j]

    把所有lx[i]+ly[j]==g[i][j]的边拿出来之后的图,如果有完备匹配

    那这个完备匹配就一定是最大权匹配。

    简单理解就是这个匹配的权值此时一定是所有顶标的和

    对于有不在新图中的边(a,b)的另一个匹配

    因为g[a][b]<lx[a]+ly[b],所以这个匹配的权值要更小。

    lx[i]初值设为max(g[i][j]),ly[i]初值设为0,就满足顶标的条件

    然后我们要修改顶标权值,使之在满足条件的前提下,让更多的边进入新图中,才有可能得到一个完备匹配

    把所有在当前新图中的匹配中的x的顶标lx[x]减去d,把所有在当前新图中的匹配中的y的顶标加上d

    但我们还要满足lx[i]+ly[j]>=g[i][j]

    所以d应该取不在当前匹配的y中的min(lx[x]+ly[y]-g[x][y])(x与y有边),这才可以使改变d后的图满足lx[i]+ly[j]>=g[i][j]

    那么为什么这样会有新边增加?

    对于边(x,y)

    1.x,y都在当前匹配lx[x]-=d,ly[y]+=d和不变,原来在新图中,现在还在新图中;

    2.x在,y不在,lx[x]-=d,ly[y]不变,原来不在新图中,现在和减小了,可能出现在新图中;

    3.x不在,y在,lx[x]不变,ly[y]+=d,原来不在新图中,现在和变大了,不会进入新图中;

    4.xy都不在,那么lx[x],ly[y]都不变,原来不在新图中,现在也不在新图中。

    所以只有2会产生新边,不会有边消失,那么新图的边数会越来越大,直到找到一个完备匹配。

    代码:

    #include<iostream>
    
    #include<cstring>
    #include<cstdio>
    #define inf 0x7fffffff
    struct poi{int x,y;}le,ri;
    int lx[75],ly[75],sla[75];
    int g[75][75],a[75][75],b[75][75],f[75];
    int n;
    bool vx[75],vy[75];
    bool operator ==(poi a,poi b){return a.x==b.x&&a.y==b.y;} 
    using namespace std;
    bool dfs(int x)
    {
        vx[x]=true;
        for (int y=1; y<=n; y++)
        {
            if (!vy[y])
            {
                int t=lx[x]+ly[y]-g[x][y];
                if (!t)
                {
                    vy[y]=true;
                    if (!f[y]||dfs(f[y]))
                    {
                        f[y]=x;
                        return true;
                    }
                }
                else sla[y]=min(sla[y],t);
            }
        }
        return false;
    }
    poi km()
    {
        memset(lx,0,sizeof(lx)); memset(ly,0,sizeof(ly)); memset(f,0,sizeof(f));
        for (int i=1; i<=n; i++) for (int j=1; j<=n; j++)  lx[i]=max(lx[i],g[i][j]);
        for (int x=1; x<=n; x++)
        {
            memset(sla,63,sizeof(sla));
            while (true)
            {
                memset(vx,0,sizeof(vx)); memset(vy,0,sizeof(vy));
                if (dfs(x)) break;
                int d=inf;
                for (int i=1; i<=n; i++) if (!vy[i]) d=min(d,sla[i]);
                for (int i=1; i<=n; i++)
                {
                    if (vx[i]) lx[i]-=d;
                    if (vy[i]) ly[i]+=d;
                }
            }
        }
        poi ans=(poi) {0,0};
        for (int i=1; i<=n; i++) ans.x+=a[f[i]][i], ans.y+=b[f[i]][i];
        return ans;
    }
    int slove(poi l,poi r)
    {
        for(int i=1; i<=n; i++) for (int j=1; j<=n; j++) g[i][j]=a[i][j]*(r.y-l.y)+b[i][j]*(l.x-r.x);
        poi mid=km();
        if (l==mid||r==mid) return min(l.x*l.y,r.x*r.y);
        else
        return min(slove(l,mid),slove(mid,r));
    }
    int main()
    {
        int t;
        scanf("%d",&t);
        for (int z=1; z<=t; z++)
        {
            scanf("%d",&n);
            for (int i=1; i<=n; i++) for (int j=1; j<=n; j++) scanf("%d",&a[i][j]);
            for (int i=1; i<=n; i++) for (int j=1; j<=n; j++) scanf("%d",&b[i][j]);
            for (int i=1; i<=n; i++) for (int j=1; j<=n; j++) g[i][j]=-a[i][j];le=km();
            for (int i=1; i<=n; i++) for (int j=1; j<=n; j++) g[i][j]=-b[i][j];ri=km();
            printf("%d
    ",slove(le,ri));       
        }
    }
    View Code

     

    这样是O(n^4)的,所以有一个优化,记录一个slack数组 slack[y]=min(lx[x]+ly[y]-g[x][y])(x与y有边)

    每次求d就只要对不在匹配中的y的slack取min即可

    我太蒟蒻了,所以神犇们留下意见让我跪膜
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