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  • [JSOI2010]连通数 (dfs或tarjan或bitset)+bitset学习

    题目描述

     

    输入格式

    输入数据第一行是图顶点的数量,一个正整数N。 接下来N行,每行N个字符。第i行第j列的1表示顶点i到j有边,0则表示无边。

    输出格式

    输出一行一个整数,表示该图的连通数。

    样例

    样例输入

    3 
    010 
    001 
    100

    样例输出

    9

    数据范围与提示

    对于100%的数据,N不超过2000。

    solution:

    这道题给出三种算法:

    DFS:

    这道题搜索可以过

    用vecter建边,若有一条由i指向j的边,那么把j压到i的vector中(这种建边方法好像比前向星快)

    建立bool数组vis,vis[i][j]=1表示已经访问过由i指向j的边

    我们对于每一个点进行dfs,其中dfs(i,j)表示以i为起点开始搜索,当前搜到了j点,依次向下dfs并统计答案

    由于这里的vis存的是边的信息,所以不用考虑环。

     1 #include<iostream>
     2 #include<cstdio>
     3 #include<cstring>
     4 #include<cmath>
     5 #include<algorithm>
     6 #include<queue>
     7 #include<vector>
     8 #define MAXN 2005
     9 using namespace std;
    10 int n,ans[MAXN],res=0;
    11 char ch[MAXN][MAXN];
    12 vector<int>mapa[MAXN];
    13 bool vis[MAXN][MAXN];//vis[i][j]表示是否访问过由i向j的边
    14 void dfs(int st,int now){//st:起点,now:当前节点
    15     ans[st]++;
    16     vis[st][now]=1;
    17     int m=mapa[now].size();
    18     for(int i=0;i<m;i++){
    19         if(!vis[st][mapa[now][i]])
    20             dfs(st,mapa[now][i]);
    21     }
    22 }
    23 int main(){
    24     scanf("%d",&n);
    25     for(int i=1;i<=n;i++){
    26         scanf("%s",ch[i]+1);
    27         for(int j=1;j<=n;j++){
    28             if(ch[i][j]=='1') 
    29                 mapa[i].push_back(j);
    30             //cout<<ch[i][j];
    31         }
    32         //cout<<endl;
    33     }
    34     for(int i=1;i<=n;i++)
    35         dfs(i,i),res+=ans[i];
    36     printf("%d
    ",res);
    37     return 0;
    38 }
    代码在这里!

    TARJAN:

    缩点再建图,这是最主流的方法,不再赘述:

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    bitset<2000> t[2005];
    int n,ans=0,e[2001],in[2001];char s[2001];
    int dfn[2001],low[2001],st[2001],num=0,top=0,cnt=0;
    bool ins[2001];
    int tot=0,first[2001],len[2001];
    vector<int> edge[4000001],scc[2001];
    struct node{int v,next;}eg[4000001];
    inline void add(int x,int y)
    {
        eg[++tot].v=y;
        eg[tot].next=first[x];
        first[x]=tot;
    }
    inline void tarjan(int x)
    {
        dfn[x]=low[x]=++num;
        st[++top]=x;ins[x]=1;
        for(register int i=0;i<edge[x].size();i++)
        {
            int to=edge[x][i];
            if(!dfn[to])
            {
                tarjan(to);
                low[x]=min(low[x],low[to]);
            }
            else if(ins[to])
                low[x]=min(low[x],dfn[to]);
        }
        if(dfn[x]==low[x])
        {
            cnt++;int y;
            do{
                y=st[top--],ins[y]=0;
                t[cnt][y]=1,++len[cnt];
                e[y]=cnt,scc[cnt].push_back(y);
            }while(x!=y);
        }
    }
    int main()
    {
        scanf("%d",&n);
        for(register int i=1;i<=n;i++)
        {
            scanf("%s",s+1);
            for(register int j=1;j<=n;j++)
                if(s[j]=='1')edge[i].push_back(j);
        }
        for(register int i=1;i<=n;i++)
            if(!dfn[i])tarjan(i);
        for(register int i=1;i<=n;i++)
            for(register int j=0;j<edge[i].size();j++)
            {
                int to=edge[i][j];
                if(e[i]==e[to])continue;
                add(e[i],e[to]);
                in[e[to]]++;
            }
        queue<int> q;
        for(register int i=1;i<=cnt;i++)
            if(!in[i])q.push(i);
        while(!q.empty())
        {
            int x=q.front();q.pop();
            for(register int i=first[x];i;i=eg[i].next)
            {
                int to=eg[i].v;
                t[to]|=t[x];
                in[to]--;
                if(!in[to])q.push(to);
            }
        }
        for(register int i=1;i<=n;i++)
            ans+=t[i].count()*len[i];
        printf("%d",ans);
    }
    View Code

    BITSET:

    我们借助c++STL解决问题,对于每个点建一个bitset;

    bitset可以理解为一个加长的二进制数,普通二进制数的位运算bitset都能做,(&|~^>><<)

    C++的 bitset 在 bitset 头文件中,它是一种类似数组的结构,它的每一个元素只能是0或1,每个元素仅用1bit空间。

    定义:bitset<n>b//长度为n,名称为b的一个bitset

    相关函数:

    b.size() 返回大小(位数)          

    b.count() 返回1的个数

    b.any() 返回是否有1                     

    b.none() 返回是否没有1

    b.set() 全都变成1                          

    b.set(p) 将第p + 1位变成1

    b.set(p, x) 将第p + 1位变成x       

    b.reset() 全都变成0

    b.reset(p) 将第p + 1位变成0       

    b.flip() 全都取反

    b.flip(p) 将第p + 1位取反

    b.to_ulong() 返回它转换为unsigned long的结果,如果超出范围则报错

    b.to_ullong() 返回它转换为unsigned long long的结果,如果超出范围则报错

    b.to_string() 返回它转换为string的结果

    至于它的时间复杂度,和电脑本身有关,一般来说是使复杂度/32

    一段关于bitset的代码:

    #include <cstdio>
    #include <bitset>
    #include <cstring>
    #include <iostream>
    #include <algorithm>
    const int N=10;
    std::bitset<N> a,b;//如果定义数组写成bitset<N> a[M];
    int main(){
        puts("stage 0");
        std::cout<<a<<std::endl;
        std::cout<<b<<std::endl;
        a[1]=1;
        b[0]=1;
        puts("stage 1");
        std::cout<<a[1]<<std::endl;
        std::cout<<b[0]<<std::endl;
        std::cout<<a<<std::endl;
        std::cout<<b<<std::endl;
        a=a|b;//等效于a|=b
        puts("stage 2");
        std::cout<<a<<std::endl;
        a=a<<3;//等效于a<<=3
        puts("stage 3");
        std::cout<<a<<std::endl;
        a=a>>3;//等效于a>>=3
        puts("stage 4");
        std::cout<<a<<std::endl;
        a=a^b;//等效于a^=b
        puts("stage 5");
        std::cout<<a<<std::endl;
        a=a&b;//等效于a&=b;
        puts("stage 6");
        std::cout<<a<<std::endl;
        a.set();
        puts("stage 7");
        std::cout<<a<<std::endl;
        a.reset();
        puts("stage 8");
        std::cout<<a<<std::endl;
        a=~b;
        puts("stage 9");
        std::cout<<a<<std::endl;
        std::cout<<b<<std::endl;
        a[2]=0,a[5]=0;
        puts("stage 10");
        std::cout<<a<<std::endl;
        std::cout<<a.count()<<" "<<a.size()<<std::endl;
        b=a;
        puts("stage 11");
        std::cout<<b<<std::endl;
        a=5;
        puts("stage 12");
        std::cout<<a<<std::endl;
        return 0;
    }
    //时间复杂度,整体操作都是长度/32(64位机器除64),单个操作(操作单个位)是O(1)的
    //空间复杂度,8位1字节,具体计算规则为在32位机器上Size = 4 * ((N + 31) / 32)在64位机器上Size = 8* ((N + 63) / 64)
    
        bitset<8> foo ("10011011");
    
        string s = foo.to_string();  //将bitset转换成string类型
        unsigned long a = foo.to_ulong();  //将bitset转换成unsigned long类型
        unsigned long long b = foo.to_ullong();  //将bitset转换成unsigned long long类型
    
        cout << s << endl;  //10011011
        cout << a << endl;  //155
        cout << b << endl;  //155
     1     bitset<8> foo ("10011011");
     2 
     3     cout << foo.flip(2) << endl;  //10011111  (flip函数传参数时,用于将参数位取反,本行代码将foo下标2处"反转",即0变1,1变0
     4     cout << foo.flip() << endl;   //01100000  (flip函数不指定参数时,将bitset每一位全部取反
     5 
     6     cout << foo.set() << endl;    //11111111  (set函数不指定参数时,将bitset的每一位全部置为1
     7     cout << foo.set(3,0) << endl;  //11110111  (set函数指定两位参数时,将第一参数位的元素置为第二参数的值,本行对foo的操作相当于foo[3]=0
     8     cout << foo.set(3) << endl;    //11111111  (set函数只有一个参数时,将参数下标处置为1
     9 
    10     cout << foo.reset(4) << endl;  //11101111  (reset函数传一个参数时将参数下标处置为0
    11     cout << foo.reset() << endl;   //00000000  (reset函数不传参数时将bitset的每一位全部置为0

    以上三段代码均来自大佬博客和题解(%%)

    了解了bitset,我们要用它来解题了

    b[i]表示一种状态,若b[i][j]=1,则表示有一条由i向j连的边(i也要和自己连边)

    若i能到j,那么i也能到j所能到的点,那么直接b[i]|b[j]即能把状态转移:

    for(int j=1;j<=n;j++)
            for(int i=1;i<=n;i++)
                if(bit[i][j]) bit[i]|=bit[j];
    

    这里一定是要j在外层,i在内层,原因博主还没有想通,有理解的欢迎在评论区留言

    最后我们用bitset函数中的count()统计每个bitset中1的个数,然后输出答案

    代码:

    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #include<cmath>
    #include<algorithm>
    #include<queue>
    #include<vector>
    #include<bitset>
    #define MAXN 2005
    using namespace std;
    int n,ans=0;
    bitset<MAXN>bit[MAXN];
    char st[MAXN];
    int main(){
        scanf("%d",&n);
        for(int i=1;i<=n;i++){
            scanf("%s",st+1);
            for(int j=1;j<=n;j++)
                if(st[j]=='1') 
    				bit[i][j]=1;
    		bit[i][i]=1;
        }
        for(int j=1;j<=n;j++)
            for(int i=1;i<=n;i++)
                if(bit[i][j]) bit[i]|=bit[j];
        for(int i=1;i<=n;i++)
            ans+=bit[i].count();
        printf("%d
    ",ans);
        return 0;
    }
    
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