原来2-SAT是这么一回事
What is 2-SAT you may ask
有很多集合,每个集合里有k个元素,要从中选择一个。除此以外,还有若干“选了A元素就必须选B”的限制,求一种可行的选择方案。
例题引入:poj3648
有一对新郎新娘准备婚礼,邀请了(n-1)对夫妇参加(),其中有m个人有通奸关系(???),而且新郎新娘和别人,同性或异性都可能发生通奸关系(贵圈真乱……)。现在有一张长桌,有两边,一边坐着新娘一边坐着新郎,新娘不希望她对面有一对夫妇或者有通奸关系的人坐在一起,求一种排座位方案,输出坐新娘这边的人。
考虑先解决坐新郎这一边的人。假设存在通奸关系,的伴侣是,的伴侣是,那么显然选了就必须选,选了就必须选。
How to deal with 2-SAT problem?
建图!边(x,y)表示选择x就必须选择y。
呃,对于这一题要解释一点,就是因为我们选择的是新郎这一边的人,所以我们要从新娘向新郎连一条边。这是由于2-SAT的建图特殊性质导致一个集合里的两个元素不会同时被选,也不会都不选(就无解啦),所以这样连边就保证了新郎要被选。
暴力法
暴力搜。每次选择了一个后,就暴力搜接下来必须选择的,然后把他们都选择,其伴侣都标记为不选择。如果不合法就换一种方式搜。
该方法实际应用的时候也不是很慢,而且如果求字典序最小方案就只能这么做了。
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
int read() {
int q=0;char ch=' ';
while(ch<'0'||ch>'9') ch=getchar();
while(ch>='0'&&ch<='9') q=q*10+ch-'0',ch=getchar();
return q;
}
#define RI register int
const int N=62,M=3605;
int n,m,tot,top,bj[N],st[N],h[N],to[M],ne[M];
void add(int x,int y) {to[++tot]=y,ne[tot]=h[x],h[x]=tot;}
#define cp(x) (x<=n?x+n:x-n)
int dfs(int x) {
if(bj[x]==1) return 1;
if(bj[x]==-1) return 0;
bj[x]=1,bj[cp(x)]=-1,st[++top]=x;
for(RI i=h[x];i;i=ne[i]) if(!dfs(to[i])) return 0;
return 1;
}
void work() {
for(RI i=1;i<=n;++i) {
if(bj[i]) continue;
top=0;
if(!dfs(i)) {
while(top) bj[st[top]]=bj[cp(st[top])]=0,--top;
if(!dfs(cp(i))) {puts("bad luck");return;}
}
}
for(RI i=1;i<n;++i)
if(bj[i]==-1) printf("%dh ",i);
else printf("%dw ",i);
puts("");
}
int main()
{
int b1,b2;char c1,c2;
while(~scanf("%d%d",&n,&m)&&(n+m)) {
tot=0;for(RI i=1;i<=n*2;++i) h[i]=bj[i]=0;
for(RI i=1;i<=m;++i) {
scanf("%d%c%d%c",&b1,&c1,&b2,&c2);
if(b1==0) b1=n; if(b2==0) b2=n;
if(c1=='h'&&c2=='h') add(b1,b2+n),add(b2,b1+n);
else if(c1=='h'&&c2=='w') add(b1,b2),add(b2+n,b1+n);
else if(c1=='w'&&c2=='h') add(b1+n,b2+n),add(b2,b1);
else add(b1+n,b2),add(b2+n,b1);
}
add(2*n,n),work();
}
return 0;
}
乱搞法
方法原理会在“说明”里讲。
1.使用tarjan缩点,那么一个强连通分量里的点选一则必须选全部
2.做一次检查,如果有一对夫妇在同一个强连通分量里,输出无解信息。
3.用缩后的点建立新图,并把边反过来。这个新图称为图2,下列操作都在图2中进行。
4.假如一对夫妇,丈夫在图2中的点A,妻子在点B,则标记B为A的对立节点,A为B的对立节点。
5.拓扑排序。每次找到一个点,如果它上面没有打标记,打上选择标记,并把其对立点打上不选标记
好,那么这么做是否讲究了基本法呢?
首先,为什么要把边都反过来?
因为你是要去选点,而你选了一个点后,把这个“选择”的状态向下传递是非常麻烦的。
但是反边之后,选择标记就没必要传递了,不选标记变成了要传递的东西,这个又怎么传递呢?
我们是按照拓扑序在处理问题,也就是说,在图2中,如果一个不选的节点会走到一个没有打标记的节点,既然没打标记那么也不会打标记,既然是不选标记那么在此之前已经处理了。又由对称性,的对立节点会走到的对立节点,那么的拓扑序在之前,也就是这一对会被先打标记,然后再轮到这一对打标记,这就出现了矛盾。综上,没必要故意去传递标记,没打标记的节点就直接选就是。
然后,这样做凭什么保证一对夫妻不会同时不选?
其实这有很多情况,我就以一种情况为例说一说,其他的也差不多我懒就不说了。
假设这对可怜地被同时不选的夫妻为,假设和都打上了不选标记,那么和应该被打上了选择标记,并已经被处理过。假设有,,这两条边,这样这对夫妻都不能被选了。由对称性,,,这两条边也存在,如图,显然和没处理过之前,拓扑序处理是不会搞到和的。综上,这种情况不存在。
(下图中蓝色的点应该为,手滑打错了抱歉)
那么这种算法就是讲究基本法的,代码实现如下:
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
int read() {
int q=0;char ch=' ';
while(ch<'0'||ch>'9') ch=getchar();
while(ch>='0'&&ch<='9') q=q*10+ch-'0',ch=getchar();
return q;
}
#define RI register int
const int N=62,M=3605;
int n,m,tot,top,cnt,now;
int dfn[N],low[N],st[N],col[N],ins[N],opp[N],du[N],bj[N];
struct graph{
int tot,h[N],to[M],ne[M];
void add(int x,int y) {to[++tot]=y,ne[tot]=h[x],h[x]=tot;}
}G1,G2;
void tarjan(int x) {
dfn[x]=low[x]=++now,st[++top]=x,ins[x]=1;
for(RI i=G1.h[x];i;i=G1.ne[i])
if(!dfn[G1.to[i]]) tarjan(G1.to[i]),low[x]=min(low[x],low[G1.to[i]]);
else if(ins[G1.to[i]]) low[x]=min(low[x],dfn[G1.to[i]]);
if(low[x]==dfn[x]) {
++cnt;
while(st[top]!=x) col[st[top]]=cnt,ins[st[top]]=0,--top;
col[st[top]]=cnt,ins[st[top]]=0,--top;
}
}
void topsort() {
top=0;
for(RI i=1;i<=cnt;++i) if(!du[i]) st[++top]=i;
while(top) {
int x=st[top];--top;
if(!bj[x]) bj[x]=1,bj[opp[x]]=-1;
for(RI i=G2.h[x];i;i=G2.ne[i]) {
--du[G2.to[i]];
if(!du[G2.to[i]]) st[++top]=G2.to[i];
}
}
}
void work() {
for(RI i=1;i<=n*2;++i) if(!dfn[i]) tarjan(i);//缩点
for(RI i=1;i<=n;++i) {//检查
if(col[i]==col[i+n]) {puts("bad luck");return;}
opp[col[i]]=col[i+n],opp[col[i+n]]=col[i];
}
for(RI x=1;x<=n*2;++x)//建新图
for(RI i=G1.h[x];i;i=G1.ne[i])
if(col[G1.to[i]]!=col[x])
G2.add(col[G1.to[i]],col[x]),++du[col[x]];
topsort();//拓扑排序处理
for(RI i=1;i<n;++i)
if(bj[col[i]]==-1) printf("%dh ",i);
else printf("%dw ",i);
puts("");
}
int main()
{
int b1,b2;char c1,c2;
while(~scanf("%d%d",&n,&m)&&(n+m)) {
G1.tot=G2.tot=cnt=now=top=0;
for(RI i=1;i<=n*2;++i) G1.h[i]=G2.h[i]=dfn[i]=ins[i]=du[i]=bj[i]=0;
for(RI i=1;i<=m;++i) {
scanf("%d%c%d%c",&b1,&c1,&b2,&c2);
if(b1==0) b1=n; if(b2==0) b2=n;
if(c1=='h'&&c2=='h') G1.add(b1,b2+n),G1.add(b2,b1+n);
else if(c1=='h'&&c2=='w') G1.add(b1,b2),G1.add(b2+n,b1+n);
else if(c1=='w'&&c2=='h') G1.add(b1+n,b2+n),G1.add(b2,b1);
else G1.add(b1+n,b2),G1.add(b2+n,b1);
}
G1.add(2*n,n),work();
}
return 0;
}
哦,原来2-SAT是这么一回事!