【CodeForces】827 D. Best Edge Weight 最小生成树+倍增LCA+并查集

【题目】D. Best Edge Weight

【题意】给定n个点m条边的带边权无向连通图,对每条边求最大边权,满足其他边权不变的前提下图的任意最小生成树都经过它。n,m<=2*10^5,1<=wi<=10^9。

【算法】最小生成树+倍增LCA+并查集

【题解】首先求出图的一个最小生成树M,则所有边分成树边和非树边。

一、对于非树边(u,v),假设u和v在最小生成树M上的路径的最大边权是Max。要保证这条边在最小生成树上,只要w(u,v)=Max-1。

下面证明w(u,v)=Max-1时,一定在任意最小生成树上。

证明:假设另一个最小生成树OM不包含(u,v),那么u和v在最小生成树OM上的路径的所有边权<=Max-1,按照kruscal算法从小到大加边的情况,(u,v)一定会被最小生成树OM首先连通,故M不是最小生成树,矛盾。

二、对于树边(u,v),假设所有在最小生成树M上的路径经过它的非树边的最小边权是Min。要保证这条边在最小生成树M上(不会被替换),只要w(u,v)=Min-1。

证明:如果(u,v)已经是所有它所在的环中的最小边,那么一定会先被连通。

最后,我们需要解决问题是:找到一个最小生成树,对于每条非树边找到路径最大值,然后给路径贡献最小值标记,最后统计树边的答案。

这用树链剖分+线段树是很容易实现的,还可以用线段树合并(权值),不过最简便的是倍增+并查集。

倍增:记录路径最大值,即可回答第一个询问。

并查集:非树边从小到大排序后依次处理,标记到的边就是最小值了,处理完后用并查集并起来以后不再处理(初始fa[i]=i),即每个点的父亲指向祖先中最近的未处理点(边),类似安全路经Travel

注意先kruscal后按照生成树边来dfs建树。答案可能有0。

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int maxn=;
struct edge{int id,u,v,w,from;}e[maxn*],ed[maxn*];
int n,m,first[maxn],tot,f[maxn][],g[maxn][],deep[maxn],fa[maxn],a[maxn],E[maxn],ans[maxn];
void insert(int u,int v,int w,int id){tot++;e[tot].id=id;e[tot].v=v;e[tot].w=w;e[tot].from=first[u];first[u]=tot;}
bool cmp(edge a,edge b){return a.w<b.w||(a.w==b.w&&a.id<b.id);}
int find(int x){return fa[x]==x?x:fa[x]=find(fa[x]);}
void dfs(int x,int fa){
for(int i=;(<<i)<=deep[x];i++){
f[x][i]=f[f[x][i-]][i-];
g[x][i]=max(g[x][i-],g[f[x][i-]][i-]);
}
for(int i=first[x];i;i=e[i].from)if(e[i].v!=fa&&a[e[i].id]){
deep[e[i].v]=deep[x]+;
f[e[i].v][]=x;
g[e[i].v][]=e[i].w;
E[e[i].v]=e[i].id;
dfs(e[i].v,x);
}
}
int lca(int x,int y){
if(deep[x]<deep[y])swap(x,y);
int ans=,d=deep[x]-deep[y];
for(int i=;i<=;i++)if(d&(<<i))ans=max(ans,g[x][i]),x=f[x][i];
if(x==y)return ans;
for(int i=;i>=;i--)if((<<i)<=deep[x]&&f[x][i]!=f[y][i]){
ans=max(ans,max(g[x][i],g[y][i]));
x=f[x][i];y=f[y][i];
}
return max(ans,max(g[x][],g[y][]));
}
int main(){
scanf("%d%d",&n,&m);
for(int i=;i<=m;i++){
scanf("%d%d%d",&ed[i].u,&ed[i].v,&ed[i].w);//
ed[i].id=i;
}
sort(ed+,ed+m+,cmp);
for(int i=;i<=n;i++)fa[i]=i;
for(int i=;i<=m;i++){
int x=find(ed[i].u),y=find(ed[i].v);
if(x!=y){a[ed[i].id]=;fa[x]=y;}
}
for(int i=;i<=m;i++)insert(ed[i].u,ed[i].v,ed[i].w,ed[i].id),insert(ed[i].v,ed[i].u,ed[i].w,ed[i].id);
dfs(,);
for(int i=;i<=n;i++)fa[i]=i;
memset(ans,-,sizeof(ans));//
for(int i=;i<=m;i++)if(!a[ed[i].id]){
int x=find(ed[i].u),y=find(ed[i].v);
ans[ed[i].id]=lca(ed[i].u,ed[i].v)-;
while(x!=y){
if(deep[x]<deep[y])swap(x,y);
ans[E[x]]=ed[i].w-;
x=fa[x]=find(f[x][]);//
}
}
for(int i=;i<=m;i++)printf("%d ",ans[i]);
return ;
}
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