ICPC 2013 长沙赛区

G - Graph Reconstruction  可图判定问题 

　　首先应用Havel-hakimi定理判定该度数序列是否可图，队友A掉这道题以后，我学习了一下Havel-hakimi定理，下面简单介绍并且证明一下。

　　定理应用场景：给出节点的度数序列，判断该序列是否为一个具体图或者简单图的度数序列（与此题背景相符合）

　　过程描述：对序列进行度数从大到小排序，每次把第一个节点的度数设为k，分给后面的k个节点，操作时进行正确性判定，然后重复此过程直到结束

　　证明：首先这个过程描述是一个迭代过程，针对序列d假设我把第一个点去掉后设为d1，d1可以构成图并且第一个点的度数可以分配给其他点，那么d也可以构成图，这个描述显然是正确的。那为什么第一个点分不了，就决定这个图没办法构成呢？其实是应用了一种等价思维，假设V1这个点要分给后面的Vi，那如果分给Vj（Vj  <= Vi）也可以的话，那么和分给Vi是一样的，因为一旦(V1 - Vj）在图中，那么一定有(Vi - Vk)在图中，因为Vi >= Vk，所以整个序列的度数没有变，他们是等价的。这样通过Havel-hakimi就可以检验并且构造出一种可行解了。

　　注意：此处的图指的是无方向简单图

　　这个题目另外一个难点就是判定多解的情况，我听了队友的思路试图用二分图的交错路模拟这个过程，发现这个图可能不是二分图。网上还有人用Havel-hakimi的度数一样，改变连边的情况去构造多解，但我个人认为构造多解是可以的，但是判定唯一解应该不对，Havel-hakimi仅仅是一种通解的构造方法，这个序列针对Havel-hakimi是唯一解，但是并不意味没有别的解。所以我比较倾向于网上找到两条顶点交集为空的边，然后做一次交换，这样做肯定是对的，就是时间复杂度高，需要用bitset去优化。

　　代码如下：

　　

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<bitset>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
int n,G[105][105];
bitset<105 > Bit[105];
struct Degree{
    int d,id;
    bool operator <(const Degree &B)const{
        return d > B.d;
    }
}a[105];
bool Havel_Hakimi(){
    memset(G,0,sizeof(G));
    for(int i=1;i<=n;i++){
        G[i][i] = 1;
    }
    for(int i=0;i<n;i++){
        sort(a,a+n);
        if(a[0].d == 0) break;
//        printf("seq = 
");
//        for(int j=0;j<n;j++){
//            printf("(%d,%d) ",a[j].d,a[j].id);
//        }
//        printf("
");
        int u = a[0].id;
        for(int j=1;j<n;j++){
            if(a[0].d == 0){
                break;
            }
            int v = a[j].id;
            a[0].d--;
            a[j].d--;
            G[u][v] = G[v][u] = 1;
            if(a[j].d < 0) return false;
        }
        if(a[0].d != 0) return false;
    }
    for(int i=0;i<n;i++) if(a[i].d) return false;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        Bit[i].reset();
    }
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=n;j++){
            if(G[i][j]){
                Bit[i][j] = 1;
            }
        }
    }
    return true;
}
int u1,v1,u2,v2;
bool Multi(){
    bitset<105 > tmp;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        u1=i;
        for(int j=i+1;j<=n;j++){
            u2=j;
            v1=v2=0;
            tmp = Bit[i]&(~Bit[j]);
            for(int k=1;k<=n;k++){
                if(tmp[k] && k!=i){
                    v1 = k; break;
                }
            }
            tmp = (~Bit[i])&Bit[j];
            for(int k=1;k<=n;k++){
                if(tmp[k] && k!=j){
                    v2 = k; break;
                }
            }
            if(v1!=0 && v2!=0) return true;
        }
    }
    return false;
}
void change(){
    G[v1][u1]=G[u1][v1] = 0;
    G[v2][u2]=G[u2][v2] = 0;
    G[u1][v2]=G[v2][u1] = 1;
    G[u2][v1]=G[v1][u2] = 1;
}
int up[10005],down[10005];
void output(){
    int medge = 0;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=i+1;j<=n;j++){
            if(G[i][j]){
                up[medge] = i; down[medge++] = j;
            }
        }
    }
    printf("%d %d
",n,medge);
    for(int i=0;i<medge;i++){
        if(i != 0) printf(" ");
        printf("%d",up[i]);
    }
    printf("
");
    for(int i=0;i<medge;i++){
        if(i != 0) printf(" ");
        printf("%d",down[i]);
    }
    printf("
");
}
int main(){
    while(EOF != scanf("%d",&n)){
        for(int i=0;i<n;i++){
            scanf("%d",&a[i].d);
            a[i].id = i+1;
        }
        if(Havel_Hakimi() == false){
            printf("IMPOSSIBLE
");
        }else {
            if(Multi()==true){
                printf("MULTIPLE
");
                output();
                change();
                output();
            }else {
                printf("UNIQUE
");
                output();
            }
        }
    }
    return 0;
}

　　

D - Arnold

 　　这个题目考察的是斐波那契循环节，对知识面的考察，所以简单看了下别人的讲解，以后有机会也许能详细学一下吧　　

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define LL long long
#define ull unsigned long long
ull M,N;
struct Mar{
    int n,m;
    ull a[4][4];
    Mar(int nn,int mm){
        n=nn; m=mm;
        memset(a,0,sizeof(a));
    }
    Mar operator *(const Mar &B)const{
        Mar C(n,B.m);
        for(int i=1;i<=n;i++){
            for(int j=1;j<=m;j++){
                if(a[i][j]){
                    for(int k=1;k<=B.m;k++){
                        C.a[i][k]=(C.a[i][k]+(a[i][j]*B.a[j][k])%M)%M;
                    }
                }
            }
        }
        return C;
    }
};
Mar E(2,2); Mar B(2,2);
Mar MarPow(Mar x,ull y){
    Mar res = E;
//    for(int i=1;i<=2;i++){
//        for(int j=1;j<=2;j++){
//            cout<<E.a[i][j]<<" ";
//        }cout<<endl;
//    }cout<<endl;
    while(y){
        if(y&1LL){
            res = res*x;
        }
        x = x*x;
        y/=2LL;
    }
    return res;
}
ull qpow(ull x,ull y,ull Mod){
    ull res = 1LL;
    while(y){
        if(y&1LL){
            res=(res*x)%Mod;
        }
        y/=2LL;
        x=(x*x)%Mod;
    }
    return res;
}
bool legendre(ull p,ull x){
    ull res = qpow(x,(p-1LL)/2LL,p);
    if(res == 1LL) return true;
    else return false;
}
ull p[43860];
bool isp[401000];
int pct;
void init(){
    pct=0; ull up = 400000;
    for(ull i=2;i<=up;i++){
        if(!isp[i]){
            p[pct++] = i;
        }
        for(int j=0;j<pct;j++){
            ull Max = p[j]*i;
            if(Max > up) break;
            isp[Max] = 1;
            if(i%p[j]==0) break;
        }
    }
//    cout<<pct<<endl;
}
ull fp[500];
int fct,fe[500];
void getFac(ull n){
    fct=0;
    for(int i=0;i<pct;i++){
        if(n==1LL) break;
        if(p[i]*p[i]>n) break;
        if(n%p[i]==0){
            fp[fct] = p[i];
            int ect=0;
            while(n%p[i]==0){
                ect++;
                n/=p[i];
            }
            fe[fct++]=ect;
        }
    }
    if(n!=1){
        fp[fct]=n; fe[fct++]=1;
    }
}
ull yz[3000];
ull Calc_Cir(ull P){
    int yct = 0;
    for(ull i=1;i*i<=P;i++){
        if(P%i==0){
            yz[yct++]=i;
            ull j = P/i;
            if(i!=j) yz[yct++]=j;
        }
    }
    sort(yz,yz+yct);
    for(int i=0;i<yct;i++){
        Mar Now = MarPow(B,yz[i]-1);
//        printf("yz = %llu
",yz[i]);
        ull u1 = (Now.a[1][1]+Now.a[1][2])%M;
        ull u2 = (Now.a[2][1]+Now.a[2][2])%M;
//        printf("u1=%llu,u2=%llu
",u1,u2);
        if(u1==1LL && u2==0LL) return yz[i];
    }
    return -1;
}
ull gcd(ull a,ull b){
    if(b==0) return a;
    else return gcd(b,a%b);
}
int main(){
    init();
//    printf("%f
",sqrt(4e9));
//    sqrt(N) = 63245;
    while(EOF != scanf("%lld",&N)){
        if(N == 2LL){
            printf("3
");
            continue;
        }
        E.a[1][1] = E.a[2][2] = 1LL;
        B.a[1][1]=B.a[1][2]=B.a[2][1]=1LL;
        ull ans = 1LL;
        getFac(N);
//        cout<<fct<<endl;
        for(int i=0;i<fct;i++){
            ull cir = 1LL;
            if(fp[i]==2LL) cir = 3LL;
            else if(fp[i]==3LL) cir = 8LL;
            else if(fp[i]==5LL) cir = 20LL;
            else {
                M = fp[i];
                if(legendre(fp[i],5)==true){
                    cir = Calc_Cir(fp[i]-1LL);
                }else {
                    cir = Calc_Cir((fp[i]+1LL)*2LL);
                }
            }
            for(int j=1;j<fe[i];j++){
                cir = cir*fp[i];
            }
//            printf("cir = %llu
",cir);
            ans = ans/gcd(ans,cir)*cir;
        }
        printf("%llu
",ans/2);
    }
    return 0;
}