【LOJ523】[LibreOJ β Round #3]绯色 IOI(悬念)(霍尔定理_基环树)

题目

LOJ523

官方题解

分析

由于某些原因,以下用「左侧点」和「右侧点」分别代替题目中的「妹子」和「男生」。

根据题意,显然能得出一个左侧点只能向一个或两个右侧点连边。这似乎启发我们把左侧点不看成点,而看成关于右侧的两个点之间的「关系」(更正:不看题解根本想不到)。换句话说,把左侧点看成边,右侧点看成点,就得到了一张 \(n\) 个点 \(m\) 条边的新图。如果一个左侧点向 \(a\)\(b\) 两个右侧点连边,就在新图中加入一条连接 \((a,b)\) 的边(左侧点只连接一个右侧点就是自环)。

考虑左侧点必须选且仅选一个右侧点(注意题目中「保证左侧满匹配」),即新图中每条边必须选择它的一个端点;而新图中每个点只能被一条边选择。说得直观一点,就是要给每条边定向,指向哪个点就表示选择了这个点。同时每个点的入度最多为 \(1\)

那么问题就转化成了:给定一张无向图,要给每条边选择一个方向,满足每个点入度最多为 \(1\) 。每条边的两个方向分别有一个权值,要求最大化权值和。

看起来好像还是不可做?通过膜拜题解, 请再次注意这句话:保证左侧满匹配 。根据 霍尔定理 (证明先咕着),左侧满匹配当且仅当在左侧选出任意一个大小为 \(k(0\leq k\leq m)\) 的子集,与这个子集有边相连的右侧点至少有 \(k\) 个。放在新图上,任意选出 \(k\) 条边所对应的点集的大小不少于 \(k\)

这说明什么呢?考虑对于新图中的一个连通分量(即极大连通块),它的点数必须大于等于边数。而既然连通,点数最多是边数加 \(1\) 。因此一个连通分量的边数要么比点数少 \(1\) ,要么等于点数。即:要么是树,要么是基环树。这个图竟然有如此优美的性质。

基环树必然定向为基环外向树。对于基环树中的边,如果是树边,那么一定往远离环的方向连。而所有环边都必须连成一个方向(即要么全部顺时针,要么全部逆时针)。因此每个基环树只有两种方案:要么所有顺时针的环边加上外向树边,要么所有逆时针环边加上外向树边。维护这两种情况的答案即可。修改时如果是内向树边就不理(必不选),外向树边直接给最终答案加上差值(必选),环边就更新对应方向的答案。

树会定向成以一个点为根的有向树,因此要分别维护以每个点为根的答案。先随便以一个点为根求出 dfs 序,然后考虑每条边的贡献:如果一条边是从上往下的,那么当根不在 下端点 的子树内时会贡献答案;如果一条边是从下往上的,那么当根在下端点的子树内时会贡献答案。在线段树上区间修改并维护最大值即可。

代码

众所周知,基环树的题嘴起来容易(虽然这个题也不容易),写起来恶心。所以耐心地去写和调吧。

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <cstring>
#include <cctype>
#include <vector>
using namespace std;

namespace zyt
{
    template<typename T>
    inline bool read(T &x)
    {
        char c;
        bool f = false;
        x = 0;
        do
            c = getchar();
        while (c != EOF && c != '-' && !isdigit(c));
        if (c == EOF)
            return false;
        if (c == '-')
            f = true, c = getchar();
        do
            x = x * 10 + c - '0', c = getchar();
        while (isdigit(c));
        if (f)
            x = -x;
        return true;
    }
    template<typename T>
    inline void write(T x)
    {
        static char buf[20];
        char *pos = buf;
        if (x < 0)
            putchar('-'), x = -x;
        do
            *pos++ = x % 10 + '0';
        while (x /= 10);
        while (pos > buf)
            putchar(*--pos);
    }
    typedef pair<int, int> pii;
    const int N = 5e5 + 10;
    vector<pii> g[N];
    int m, n, T, a[N], b[N], dfn[N], fa[N], out[N], dfncnt, ecnt, v[N << 1], val[N][2], rot[N], opp[N << 1];
    bool iscir[N], incir[N], vis[N], dir[N << 1];
    pii e[N << 1];
    int f(const int x)
    {
        return x == fa[x] ? x : fa[x] = f(fa[x]);
    }
    void dfs(const int u, const int r)
    {
        vis[u] = true;
        dfn[u] = ++dfncnt;
        rot[u] = r;
        for (vector<pii>::iterator it = g[u].begin(); it != g[u].end(); it++)
        {
            int v = it->first;
            if (vis[v] || incir[v])
                continue;
            dfs(v, r);
        }
        out[u] = dfncnt;
    }
    int findcir(const int u, const int from)
    {
        static bool insta[N];
        if (insta[u])
            return u;
        insta[u] = true;
        for (vector<pii>::iterator it = g[u].begin(); it != g[u].end(); it++)
        {
            int v = it->first, tmp;
            if (opp[it->second] == from)
                continue;
            if (~(tmp = findcir(v, it->second)))
            {
                insta[u] = false;
                val[f(u)][0] += ::zyt::v[it->second];
                val[f(u)][1] += ::zyt::v[opp[it->second]];
                dir[it->second] = 0, dir[opp[it->second]] = 1;
                incir[u] = true;
                if (u != tmp)
                    return tmp;
                else
                    return -1;
            }
        }
        insta[u] = false;
        return -1;
    }
    namespace Segment_Tree
    {
        struct node
        {
            int mx, tag;
        }tree[N << 2];
        void add(const int rot, const int x)
        {
            tree[rot].mx += x, tree[rot].tag += x;
        }
        void pushdown(const int rot)
        {
            if (tree[rot].tag)
            {
                add(rot << 1, tree[rot].tag);
                add(rot << 1 | 1, tree[rot].tag);
                tree[rot].tag = 0;
            }
        }
        void update(const int rot)
        {
            tree[rot].mx = max(tree[rot << 1].mx, tree[rot << 1 | 1].mx);
        }
        void add(const int rot, const int lt, const int rt, const int ls, const int rs, const int x)
        {
            if (ls <= lt && rt <= rs)
                return void(add(rot, x));
            int mid = (lt + rt) >> 1;
            pushdown(rot);
            if (ls <= mid)
                add(rot << 1, lt, mid, ls, rs, x);
            if (rs > mid)
                add(rot << 1 | 1, mid + 1, rt, ls, rs, x);
            update(rot);
        }
        int query(const int rot, const int lt, const int rt, const int ls, const int rs)
        {
            if (ls <= lt && rt <= rs)
                return tree[rot].mx;
            int mid = (lt + rt) >> 1;
            pushdown(rot);
            if (rs <= mid)
                return query(rot << 1, lt, mid, ls, rs);
            else if (ls > mid)
                return query(rot << 1 | 1, mid + 1, rt, ls, rs);
            else
                return max(query(rot << 1, lt, mid, ls, rs), 
                            query(rot << 1 | 1, mid + 1, rt, ls, rs));
        }
    }
    int work()
    {
        using namespace Segment_Tree;
        read(m), read(n), read(T);
        for (int i = 0; i < n; i++)
            fa[i] = i;
        for (int i = 0; i < m; i++)
            read(a[i]);
        for (int i = 0; i < m; i++)
            read(b[i]);
        for (int i = 0; i < m; i++)
        {
            int x, y;
            x = (a[i] - b[i] + n) % n;
            y = (a[i] + b[i]) % n;
            if (x < y)
                swap(x, y);
            read(v[ecnt]);
            e[ecnt] = pii(x, y);
            //fprintf(stderr, "%d %d %d\n", x, y, v[ecnt]);
            g[x].push_back(pii(y, ecnt++));
            if (x != y)
            {
                read(v[ecnt]);
                e[ecnt] = pii(y, x);
                opp[ecnt - 1] = ecnt, opp[ecnt] = ecnt - 1;
                //fprintf(stderr, "%d %d %d\n", y, x, v[ecnt]);
                g[y].push_back(pii(x, ecnt++));
            }
            else
                opp[ecnt - 1] = ecnt - 1;
            if (f(x) == f(y))
                iscir[f(x)] = true;
            else
            {
                iscir[f(y)] |= iscir[f(x)];
                fa[f(x)] = f(y);
            }
        }
        for (int i = 0; i < n; i++)
            if (i == f(i) && iscir[i])
                findcir(i, -1);
        for (int i = 0; i < n; i++)
            if ((!iscir[f(i)] && i == f(i)) || incir[i])
                dfs(i, i);
        for (int i = 0; i < ecnt; i++)
        {
            if (iscir[f(e[i].first)])
            {
                if (!incir[e[i].first] || !incir[e[i].second])
                {
                    if (dfn[e[i].first] < dfn[e[i].second])
                        val[f(e[i].first)][0] += v[i], val[f(e[i].first)][1] += v[i];
                }
            }
            else
            {
                if (dfn[e[i].first] < dfn[e[i].second])
                {
                    int r = rot[e[i].first];
                    add(1, 1, n, dfn[r], dfn[e[i].second] - 1, v[i]);
                    if (out[e[i].second] < out[r])
                        add(1, 1, n, out[e[i].second] + 1, out[r], v[i]);
                }
                else
                    add(1, 1, n, dfn[e[i].first], out[e[i].first], v[i]);
            }
        }
        int q, ans = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++)
            if (i == f(i))
            {
                if (iscir[i])
                    ans += max(val[i][0], val[i][1]);
                else
                    ans += query(1, 1, n, dfn[rot[i]], out[rot[i]]);
            }
        write(ans), putchar('\n');
        read(q);
        while (q--)
        {
            int x, vv;
            read(x), read(vv);
            x -= ans * T, vv -= ans * T;
            --x;
            if (iscir[f(e[x].first)])
            {
                int t = f(e[x].first);
                ans -= max(val[t][0], val[t][1]);
                if (!incir[e[x].first] || !incir[e[x].second])
                {
                    if (dfn[e[x].first] < dfn[e[x].second])
                        val[t][0] += vv - v[x], val[t][1] += vv - v[x];
                }
                else
                {
                    val[t][dir[x]] += vv - v[x];
                    if (e[x].first == e[x].second)
                        val[t][dir[x] ^ 1] += vv - v[x];
                }
                ans += max(val[t][0], val[t][1]);
            }
            else
            {
                int r = rot[e[x].first];
                ans -= query(1, 1, n, dfn[r], out[r]);
                if (dfn[e[x].first] < dfn[e[x].second])
                {
                    add(1, 1, n, dfn[r], dfn[e[x].second] - 1, vv - v[x]);
                    add(1, 1, n, out[e[x].second] + 1, out[r], vv - v[x]);
                }
                else
                    add(1, 1, n, dfn[e[x].first], out[e[x].first], vv - v[x]);
                ans += query(1, 1, n, dfn[r], out[r]);
            }
            v[x] = vv;
            write(ans), putchar('\n');
        }
        return 0;
    }
}
int main()
{
    return zyt::work();
}

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