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  • [学习笔记]二分图

    1.定义

    可以把图中的点分成两部分,使得每部分内部两两点之间没有连边。

    2.二分图判定

    没有奇环的图,或者能够黑白染色的图。

    3.一些东西:

    ①匹配

    边的子集,两两边没有公共点。

    ②覆盖

    点的子集使得每条边至少和一个点关联

    ③支配集

    点的子集,使得每个点要么自己在集合里,要么和一个集合里的点关联。

    ④独立集

    点的集合,使得任意点之间没有连边

    4.完美匹配

    ①定义:最大匹配中的每个点都是匹配点

    ②Hall定理(完美匹配的充分必要条件)

    选择任意的左部点S个,把所有这S个点关联的K个右部点取出来,一定有|S|<=|K|

    证明:

    必要性:有完美匹配的二分图必然满足Hall定理。假设存在S>K,那么这S个点不可能都被选上。

    充分性:假设二分图满足Hall定理,但是最大匹配不是完美匹配。

    所以,能找到一个左部点的非配点a1,开始Hungary。由于Hall定理,非匹配点一定有连边。右部点b1一定是匹配点。否则有增广路。

    然后访问右部点b1的左部匹配点a2,a2一定还有另外的一个关联的点b2。这个点一定是非匹配点,否则就从a1到b2有一条增广路。

    b2又有一个左部匹配点a3.。。。。。。

    发现,点数会无限增长下去。

    例题:

    也是一个多重匹配的推广

    「BZOJ3693」圆桌会议

    Hall定理的好处是,我们可以通过另外一种方法考虑有没有完美匹配。并不一定要建图跑二分图了

    考虑指向右部点的总点数大于∑ai,也就意味着任意一个右部点的区间[p,q]完全包含的所有[li,ri]区间的ai和和不能大于[p,q]的长度p-q+1

    任意,只用考虑[lj,ri]的区间,按照右端点排序,不断枚举右端点,线段树维护所有左端点到当前r的s+li-1值,前缀加,前缀求max

    5.Konig定理

    最小点覆盖=最大匹配

    证明:由于匹配边没有公共点,所以最小点覆盖的下界是最大匹配。

    我们只需要证明存在一种构造方法使得达到下界。

    完成最大匹配后,从每个左部非匹配点找增广路(一定会失败),把所有访问过得左部点和右部点打上标记。

    左部非标记点和右部标记点构成了最小点覆盖

    因为:

    1.每个左部非匹配点都被打上了标记。

    2.每个右部非匹配点都没有打上标记。否则找到一条增广路。

    3.每对匹配点要么都打上标记,要么都没有。因为访问过其中一个点,必然能通过pre找到另一个点。

    所以,其实是每个匹配边选择一个点。和最大匹配相等。

    再证是覆盖:

    1.每个匹配边被覆盖。

    2.左非匹配,右匹配。从这个左部非匹配点出发,一定会标记右部这个匹配点。

    3.左匹配,右非匹配。这个左部点一定没有打上标记,否则会找到这个右部非匹配点找到增广路。

    4.不存在两边都是非匹配点。否则本身就有增广路。

    证毕。

    最大独立集=N-最小点覆盖

    证明:最大独立集下界是这个。因为一定存在构造方法:即把所有最小点覆盖抠掉。

    上界也是这个。否则要把一个覆盖点加入独立集。如果还是独立集的话,那么最小点覆盖就可以更小。矛盾。

    证毕。

    6.最小链覆盖(DAG中)

    点不能相交:拆点。把原图中原来的边(u,v),从u+连到v-。然后最小链覆盖就是原图点数-最大匹配。

    证明:开始每个点都是一个链,每合并两个点(二分图中找一条匹配边),就可以减少一。而且,匹配本身不能有公共点,符合点不能相交

    点可以相交:拆点。传递闭包。能到达的点二分图上连边。然后转化成点不能相交。

    证明:可以相交就是对于类似叉号的图有帮助。然后我们就好似建了一座天桥,可以直接到达,不用经过交叉点。

    最小链覆盖的方案求法:

    把二分图的匹配边还原一下即可。


    upda:2019.5.11

    其实不用传递闭包,毕竟是DAG,直接反向topo,向所有后继连边即可。O(n^2)

    7.Dilworth定理和最长反链

    最长反链:其实是一个点的集合。集合中两两之间不可达。

    最长反链=最小链覆盖。证明不会。

    构造最长反链:

    求最小链覆盖。从那个二分图匹配中,找最大独立集,选择(u+,u-)都在独立集的u,就是最长反链。

    证明不会。

    例题:

    就好比最大匹配和最小点覆盖、最小点覆盖和最大独立集、最大流和最小割的关系。

    都是对偶问题,哪个更好做,更符合题意建模,就做哪一个。

    导弹拦截第二问。可以看做DAG。最小不下降子序列覆盖=最长上升子序列长度。因为这个就是反链。两两不可达。

    [CTSC2008]祭祀

    第三问要找能在最长反链中的。枚举点,抠掉这个点的所有出点和入点,新图找最长反链len。

    如果len=ans-1,那么把这个点加回去,最大独立集肯定可以+1,那么就是可行的点。

     由于最长反链是ans,所以不存在去掉之后len大于等于ans的情况(什么证明啊这是)。

     [TJOI2015]组合数学

    网格图是DAG,求最小链覆盖,每个点要重复多次覆盖。没法做。

    Dilworh定理合理外推可以得到:就是带权最大反链

    最大反链这里就是右上-左下的一些点。f[i][j]递推即可

    #include<bits/stdc++.h>
    #define reg register int
    #define il inline
    #define fi first
    #define se second
    #define mk(a,b) make_pair(a,b)
    #define numb (ch^'0')
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    template<class T>il void rd(T &x){
        char ch;x=0;bool fl=false;
        while(!isdigit(ch=getchar()))(ch=='-')&&(fl=true);
        for(x=numb;isdigit(ch=getchar());x=x*10+numb);
        (fl==true)&&(x=-x);
    }
    template<class T>il void output(T x){if(x/10)output(x/10);putchar(x%10+'0');}
    template<class T>il void ot(T x){if(x<0) putchar('-'),x=-x;output(x);putchar(' ');}
    template<class T>il void prt(T a[],int st,int nd){for(reg i=st;i<=nd;++i) ot(a[i]);putchar('
    ');}
    
    namespace Miracle{
    const int N=1005;
    ll f[N][N],a[N][N];
    int n,m;
    int t;
    int main(){
        int t;
        rd(t);
        while(t--)
        {
            rd(n);rd(m);
            memset(f,0,sizeof f);
            for(reg i=1;i<=n;++i){
                for(reg j=1;j<=m;++j){
                    rd(a[i][j]);
                }
            }
            ll ans=0;
            for(reg i=1;i<=n;++i){
                for(reg j=m;j>=1;--j){
                    f[i][j]=max(f[i-1][j],max(f[i][j+1],f[i-1][j+1]+a[i][j]));
                    ans=max(ans,f[i][j]);
                }
            }
            printf("%lld
    ",ans);
        }
        return 0;
    }
    
    }
    signed main(){
        Miracle::main();
        return 0;
    }
    
    /*
       Author: *Miracle*
       Date: 2019/3/31 17:05:23
    */
    View Code

    upda:2018.11.5

    9.有完备匹配的二分图可行边和必须边

    与最大匹配有关。

    给边定向。

    匹配边右-左

    非匹配边左-右

    Tarjan判SCC

    对于边(x,y)

    如果c[x]==c[y]那么(x,y)是可行边。

    如果(x,y)是匹配边,并且c[x]!=c[y]那么(x,y)是必须边

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    两款CSS3样式可视化在线生成工具
    文字截取,多余文字用省略号(...)代替
    O
    N
    M
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