[2018.6.28集训]circle-图论

题目大意

给出一个n个点的竞赛图,现从中钦定 $k$ 个点,保证将这 $k$ 个点移除后,剩余的图将不存在环。
求出在不移除任何一个钦定的点的情况下,移除一些点使图中没有环的最小所需移除的点数。
如果这个数目大于等于 $k$ 或不存在,输出 impossible。

$2 \leq k,n \leq 1000$

题解

首先钦定的不能删的$k$个点如果成环了显然就没救了。
也就是说,题目保证了钦定的点和没钦定的点构成的生成子图都是DAG。
为了方便描述,接下来把钦定的点称为白点,没钦定的点称为黑点。

首先给出一个关于竞赛图的引理:
对于一个点数为 $n$ 的强联通竞赛图,一定存在大小为$i$的环,其中$3 \leq i \leq n$。
一发简单证明:
$n=3$显然成立,假设$n>3$,随意删除图上的一个点$x$,设剩下的强联通分量分别为$A_1,A_2 ,\cdots, A_n$。
由于原图强联通,那么这些强连通分量显然不会因为删了一个点就不相连,于是这些强联通分量显然是联通的。于是令这些强连通分量的顺序满足若$i A_j$的边。
同时由于此图强联通,那么显然存在$x->A_1$以及$A_n->x$。
于是就有了环:$x->A_1->A_2-> \cdots -> A_n -> x$,长度为$n$。
由于删点后剩下的这些强连通分量同样可以这么构造,那么得证、

有了这个引理,目标就变成了删除所有的三元环,因为任意长度大于$3$的环,由于是强连通分量,始终包含三元环。

可以发现,本质不同的三元环只有两种:两黑一白,两白一黑。
两白一黑的话,把唯一的黑的删掉即可。但两黑一白就需要选择删哪个黑划算。

于是考虑搞出黑点和白点的拓扑序,黑点设为$X$,白点设为$Y$。
可以发现,拓扑序中对于任意$i j$。

不难发现,将$X$扫一遍,对于每个黑点$x$,若存在$i i,j->x$,那么找到了一个两白一黑环,删去这样的黑点。

于是现在对于每个剩下来的黑点,满足在$Y$的拓扑序上,所有$x->y$边出现在$y->x$边之后。
那么出现一个两黑一白的条件是,对于$X$中的点,满足$i x_i , x_j -> y $。

于是记录一下对于每个黑点$x_i$的$x_i->y$边最早出现的位置$f_i$,那么两个黑点不相交的条件为$i<j , f_i \leq f_j$

做个最长不上升子序列,剩下来的就是最多能保留的点。
于是做完了~

代码:

#include<cstdio>
#include<vector>
using namespace std;

inline int read()
{
    int x=0;char ch=getchar();
    while(ch<'0' || '9'<ch)ch=getchar();
    while('0'<=ch && ch<='9')x=x*10+(ch^48),ch=getchar();
    return x;
}

inline void chkmax(int &a,int b){if(a<b)a=b;}

const int N=2009;

int n,k,ans;
int a[N][N],idx[N];
int must[N],idy[N];
int id[N],f[N],top;
vector<int> x,y;

inline bool topsort(const vector<int> &p,int *q)
{
    static int ind[N],r;

    for(int i=0;i<p.size();i++)
        for(int j=0;j<p.size();j++)
            if(a[p[i]][p[j]])
                ind[p[j]]++;

    for(int i=r=0;i<p.size();i++)
        if(!ind[p[i]])
            q[++r]=p[i];

    for(int l=1,u=q[l];l<=r;u=q[++l])
        for(int i=0;i<p.size();i++)
            if(a[u][p[i]] && !(--ind[p[i]]))
                q[++r]=p[i];
    return r==p.size();
}

inline int lis(int *a,int n)
{
    static int f[N],ret;

    f[0]=ret=0;a[0]=-1;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        f[i]=0;
        for(int j=0;j<i;j++)
            if(a[j]<=a[i])
                chkmax(f[i],f[j]);
        chkmax(ret,++f[i]);
    }
    return ret;
}

int main()
{
    n=read();k=read();
    for(int i=1;i<=n;i++)
        for(int j=1;j<=n;j++)
            a[i][j]=read();
    for(int i=1;i<=k;i++)
        must[read()]=1;

    for(int i=1;i<=n;i++)
        if(!must[i])
            x.push_back(i);
        else
            y.push_back(i);

    topsort(x,idx);
    if(!topsort(y,idy))
        return puts("impossible"),0;

    for(int i=1;i<=x.size();i++)
    {
        for(int j=2;j<=y.size();j++)
            if(a[idy[j]][idx[i]] && a[idx[i]][idy[j-1]])
            {
                ans++;
                goto hell;
            }
        id[++top]=idx[i];
        for(int j=1;j<=y.size() && !f[top];j++)
            if(a[id[top]][idy[j]])
                f[top]=j;
        hell:;
    }

    ans+=top-lis(f,top);
    if(ans<k)printf("%d\n",ans);
    else puts("impossible");
    return 0;
}

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