走进矩阵树定理--「CodePlus 2017 12 月赛」白金元首与独舞

Posted Blue233333

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了走进矩阵树定理--「CodePlus 2017 12 月赛」白金元首与独舞相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

n,m<=200,n*m的方阵,有ULRD表示在这个格子时下一步要走到哪里,有一些待决策的格子用.表示,可以填ULRD任意一个,问有多少种填法使得从每个格子出发都能走出这个方阵,答案取模。保证未确定的格子<=300。

。。。一脸懵逼地写了原本30实际20的暴力然后跪着啃了下论文

然而什么都没啃懂不如结论记下来:

首先矩阵行列式的定义:一个n*n的矩阵,行列式值为$\sum_{b是n的一个排列} \ \ \ \ \ ( (-1)^{b的逆序对数} \ \ \ \ \ * \prod_{i=1}^{n} A_{i,b_i})$

矩阵A行列式的性质:

|A|=|A的转置|

|AB|=|A||B|

|A|+|B|=|A和B的某一行加起来其他不变的矩阵|

交换两行得B,|B|=-|A|,因为每次计算一个排列时逆序对数都相差1。

A的某行乘个x得B,|B|=x|A|。

A的某行乘某个数加到另一行上得B,|B|=|A|。由第三条可得。

每行每列和为0的矩阵行列式为0。

由四五六条可用高斯消元计算行列式。

基尔霍夫矩阵:

无向图:矩阵对角线上是度数,其他如果对应边存在就是-1,不然就是0。

有向图:矩阵对角线上是入度,其他如果对应边存在就是-1,不然就是0。

矩阵树定理:一个无向图的基尔霍夫矩阵的任意一个n-1阶的子矩阵,即删掉了第i行和第i列,的行列式是这个图的生成树个数。

一个有向图以点i为根的生成树个数是基尔霍夫矩阵去掉第i行和第i列剩下的矩阵的行列式。

嗯然后就是这道题。

首先,如果在外界虚拟一个节点,把所有指出去的格子都指向它,把所有确定格子向指向的点连边,可得一个有向图。

然后,待确定的点向四个方向都连边,求这个图以外界点为根的反向的树形图即可。为什么呢,首先确定的格子的边一定会选到,因为每个格子只有一条出边,不然他就和其他点断掉了;其次那些待确定的格子为了形成树,只会在四个方向里选一个。

嗯这样只能拿50分。

可以发现那些已经确定的点是多余的,可以缩掉。也就是给所有待确定格子编号,外界点编号0,然后预处理他往上下左右走能遇到的第一个有编号的格子,朝他们连边即可。

然后就大功告成了。

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  1 #include<stdio.h>
  2 #include<string.h>
  3 #include<algorithm>
  4 #include<stdlib.h>
  5 //#include<queue>
  6 #include<math.h>
  7 //#include<time.h>
  8 //#include<iostream>
  9 using namespace std;
 10 
 11 int n,m,K,T;
 12 const int mod=1e9+7;
 13 #define maxn 311
 14 int pos[maxn][maxn],who[maxn][maxn],place[maxn][4]; char mp[maxn][maxn];
 15 
 16 int powmod(int a,int b)
 17 {
 18     int ans=1;
 19     while (b)
 20     {
 21         if (b&1) ans=1ll*ans*a%mod;
 22         a=1ll*a*a%mod;
 23         b>>=1;
 24     }
 25     return ans;
 26 }
 27 
 28 struct Mat
 29 {
 30     int num[maxn][maxn];
 31     void clear() {memset(num,0,sizeof(num));}
 32 }mat;
 33 int gauss()
 34 {
 35     int ans=1;
 36     for (int i=1;i<=K;i++)
 37     {
 38         int id=i;
 39         for (int j=i+1;j<=K;j++) if (fabs(mat.num[j][i])>fabs(mat.num[id][i])) id=j;
 40         if (id!=i)
 41         {
 42             ans=1ll*ans*(mod-1)%mod;
 43             for (int j=i;j<=K;j++) {int t=mat.num[i][j]; mat.num[i][j]=mat.num[id][j]; mat.num[id][j]=t;}
 44         }
 45         int tmp=powmod(mat.num[i][i],mod-2);
 46         for (int j=i+1;j<=K;j++)
 47             for (int k=K;k>=i;k--)
 48                 mat.num[j][k]-=mat.num[i][k]*1ll*mat.num[j][i]%mod*tmp%mod,
 49                 mat.num[j][k]+=mat.num[j][k]<0?mod:0;
 50     }
 51     for (int i=1;i<=K;i++) ans=1ll*ans*mat.num[i][i]%mod;
 52     return ans;
 53 }
 54 
 55 int vis[maxn][maxn],Time; bool die;
 56 void dfs(int x,int y)
 57 {
 58     if (mp[x][y]==.) return;
 59     if (vis[x][y])
 60     {
 61         if (pos[x][y]==-1) die=1;
 62         return;
 63     }
 64     vis[x][y]=1;
 65     int tx=x,ty=y;
 66     if (mp[x][y]==U) x--;
 67     else if (mp[x][y]==D) x++;
 68     else if (mp[x][y]==L) y--;
 69     else if (mp[x][y]==R) y++;
 70     if (x<1 || x>n || y<1 || y>m) pos[tx][ty]=0;
 71     else pos[tx][ty]=-1,dfs(x,y),pos[tx][ty]=pos[x][y];
 72 }
 73 int check(int x,int y)
 74 {
 75     if (x<1 || x>n || y<1 || y>m) return 0;
 76     return pos[x][y];
 77 }
 78 
 79 int main()
 80 {
 81     scanf("%d",&T);
 82 while (T--)
 83 {
 84     scanf("%d%d",&n,&m); K=0; Time=0; die=0;
 85     memset(vis,0,sizeof(vis));
 86     memset(pos,0,sizeof(pos));
 87     for (int i=1;i<=n;i++) scanf("%s",mp[i]+1);
 88     for (int i=1;i<=n;i++)
 89         for (int j=1;j<=m;j++)
 90             if (mp[i][j]==.) pos[i][j]=++K;
 91     for (int i=1;i<=n;i++)
 92         for (int j=1;j<=m;j++)
 93             if (mp[i][j]!=.) dfs(i,j);
 94     if (die) {puts("0"); continue;}
 95     
 96     for (int i=1;i<=n;i++)
 97         for (int j=1;j<=m;j++)
 98             if (mp[i][j]==.)
 99             {
100                 int nx=i,ny=j,now=pos[i][j];
101                 nx++; place[now][0]=check(nx,ny); nx--;
102                 nx--; place[now][1]=check(nx,ny); nx++;
103                 ny++; place[now][2]=check(nx,ny); ny--;
104                 ny--; place[now][3]=check(nx,ny); ny++;
105             }
106     mat.clear();
107     for (int i=1;i<=K;i++)
108     {
109         for (int j=0;j<4;j++) mat.num[place[i][j]][i]--;
110         mat.num[i][i]+=4;
111     }
112     for (int i=1;i<=K;i++)
113         for (int j=1;j<=K;j++)
114             if (mat.num[i][j]<0) mat.num[i][j]+=mod;
115     printf("%d\n",gauss());
116 }
117     return 0;
118 }
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以上是关于走进矩阵树定理--「CodePlus 2017 12 月赛」白金元首与独舞的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

「CodePlus 2017 12 月赛」白金元首与独舞

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LIbreOJ#6256. 「CodePlus 2017 12 月赛」可做题1

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