BZOJ 1005 明明的烦恼

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题目大意

 

自从明明学了树的结构,就对奇怪的树产生了兴趣……

给出标号为 1 到 N 的点,以及某些点最终的度数,允许在任意两点间连线,可产生多少棵度数满足要求的树?

 

Input

  第一行为 N(0<N<=1000),接下来 N 行,第 i+1 行给出第 i 个节点的度数 Di,如果对度数不要求,则输入 -1

Output

  一个整数,表示不同的满足要求的树的个数,无解输出 0

 

做法分析

 

这题需要了解一种数列: Purfer Sequence

我们知道,一棵树可以用括号序列来表示,但是,一棵顶点标号(1~n)的树,还可以用一个叫做 Purfer Sequence 的数列表示

一个含有 n 个节点的 Purfer Sequence 有 n-2 个数,Purfer Sequence 中的每个数是 1~n 中的一个数

 

一个定理:一个 Purfer Sequence 和一棵树一一对应

 

先看看怎么由一个树得到 Purfer Sequence

由一棵树得到它的 Purfer Sequence 总共需要 n-2 步,每一步都在当前的树中寻找具有最小标号的叶子节点(度为 1),将与其相连的点的标号设为 Purfer Sequence 的第 i 个元素,并将此叶子节点从树中删除,直到最后得到一个长度为 n-2 的 Purfer Sequence 和一个只有两个节点的树

 

看看下面的例子:

假设有一颗树有 5 个节点,四条边依次为:(1, 2), (1, 3), (2, 4), (2, 5),如下图所示:

第 1 步,选取具有最小标号的叶子节点 3,将与它相连的点 1 作为第 1 个 Purfer Number,并从树中删掉节点 3:

第 2 步,选取最小标号的叶子节点 1,将与其相连的点 2 作为第 2 个 Purfer Number,并从树中删掉点 1:

第 3 步,选取最小标号的叶子节点 4,将与其相连的点 2 作为第 3 个 Purfer Number,并从树中删掉点 4:

最后,我们得到的 Purfer Sequence 为:1 2 2

不难看出,上面的步骤得到的 Purfer Sequence 具有唯一性,也就是说,一个树,只能得到一个唯一的 Purfer Sequence

 

接下来看,怎么由一个 Purfer Sequence 得到一个树

由 Purfer Sequence 得到一棵树,先将所有编号为 1 到 n 的点的度赋初值为 1,然后加上它在 Purfer Sequence 中出现的次数,得到每个点的度

先执行 n-2 步,每一步,选取具有最小标号的度为 1 的点 u 与 Purfer Sequence 中的第 i 个数 v 表示的顶点相连,得到树中的一条边,并将 u 和 v 的度减一

最后再把剩下的两个度为 1 的点连边,加入到树中

 

我们可以根据上面的例子得到的 Purfer Sequence :1 2 2 重新得到一棵树

Purfer Sequence 中共有 3 个数,可以知道,它表示的树中共有 5 个点,按照上面的方法计算他们的度为下表所示:

 

顶点 1 2 3 4 5
2 3 1 1 1

 

 

 

第 1 次执行,选取最小标号度为 1 的点 3 和 Purfer Sequence 中的第 1 个数 1 连边:

将 1 和 3 的度分别减一:

顶点 1 2 3 4 5
1 3 0 1 1

 

 

第 2 次执行,选取最小标号度为 1 的点 1 和 Purfer Sequence 中的第 2 个数 2 连边:

将 1 和 2 的度分别减一:

 

顶点 1 2 3 4 5
0 2 0 1 1

 

 

 

第 3 次执行,将最小标号度为 1 的点 4 和 Purfer Sequence 第 3 个数 2 连边:

将 2 和 4 的度分别减一:

 

顶点 1 2 3 4 5
0 1 0 0 1

 

 

 

最后,还剩下两个点 2 和 5 的度为 1,连边:

至此,一个 Purfer Sequence 得到的树画出来了,由上面的步骤可知,Purfer Sequence 和一个树唯一对应

综上,一个 Purfer Sequence 和一棵树一一对应

有了 Purfer Sequence 的知识,这题怎么搞定呢?

先不考虑无解的情况,从 Purfer Sequence 构造树的过程中可知,一个点的度数减一表示它在 Purfer Sequence 中出现了几次,那么:

假设度数有限制的点的数量为 cnt,他们的度数分别为:d[i]

另:

 

那么,在 Purfer Sequence 中的不同排列的总数为:

而剩下的 n-2-sum 个位置,可以随意的排列剩余的 n-cnt 个点,于是,总的方案数就应该是:

化简之后为:

在有解的情况下,计算该结果输出就行了

无解的情况非常好确定,这里就再讨论了

 

参考代码

因为最后的答案非常大,牵扯到高精度,我们可以将分数线上下的分子分母分解质因数,然后做高精度乘法即可。

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int MAXN = 1000;
int answ[MAXN+10], prime[MAXN+10], t[MAXN*10+10], d[MAXN+10];
bool notprime[MAXN+10];
void GetPrime(int Max){
    int tmp;
    for(int i=2;i<=Max;i++){
        if(!notprime[i])
            prime[++prime[0]] = i;
        for(int j=1;j<=prime[0]&&(tmp=prime[j]*i)<=Max;j++){
            notprime[tmp] = true;
            if(i%prime[j] == 0)
                break;
        }
    }
}
void add(int u, int m){
    for(int i=1;i<=prime[0]&&u>1;i++){
        while(u%prime[i]==0){
            u /= prime[i];
            answ[i] += m;
        }
    }
}
int main(){
    int n;
    scanf("%d", &n);
    int sum=0, cnt=0, flag = 0;
    GetPrime(1000);
    int t1;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        scanf("%d", &t1);
        d[i] = t1;
        if(t1 == 0 || t1 >= n) flag = 1;
        if(t1 == -1){
            continue;
        }else{
            cnt++;
            sum += (--t1);
            for(int j=1;j<=t1;j++)
                add(j, -1);
        }
    }
    t1 = n-2;
    for(int i=1;i<=t1;i++)
        add(i, 1);
    if(n == 1){
        if(t1 == -1) printf("1\n");
        else printf("0\n");
        return 0;
    }
    if(n == 2){
        if((d[1]==0||d[1]>1) || (d[2]==0||d[2]>1)) printf("0\n");
        else printf("1\n");
        return 0;
    }
    if(flag){
        printf("0\n");
        return 0;
    }
    t1 = n-2-sum;
    for(int i=1;i<=t1;i++)
        add(i, -1);
    add(n-cnt, n-2-sum);
    t[0] = t[1] = 1;
    for(int i=1;i<=prime[0];i++){
        while(answ[i]){
            answ[i]--;
            for(int j=1;j<=t[0];j++)
                t[j] *= prime[i];
            for(int j=1;j<t[0];j++){
                t[j+1] += t[j] / 10;
                t[j] %= 10;
            }
            while(t[t[0]] >= 10){
                t[t[0]+1] = t[t[0]]/10;
                t[t[0]] %= 10;
                t[0]++;
            }
        }
    }
    for(int i=t[0];i;i--)
        printf("%d", t[i]);
    printf("\n");

    return 0;
}

BZOJ 1005

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BZOJ 1005 [HNOI2008] 明明的烦恼

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