BZOJ1565: [NOI2009]植物大战僵尸

BZOJ1565: [NOI2009]植物大战僵尸

Description

Plants vs. Zombies(PVZ)是最近十分风靡的一款小游戏。
Plants(植物)和Zombies(僵尸)是游戏的主角,其中Plants防守,而Zombies进攻。
该款游戏包含多种不同的挑战系列,比如Protect Your Brain、Bowling等等。
其中最为经典的,莫过于玩家通过控制Plants来防守Zombies的进攻,或者相反地由玩家通过控制Zombies对Plants发起进攻。
现在,我们将要考虑的问题是游戏中Zombies对Plants的进攻,请注意,本题中规则与实际游戏有所不同。
游戏中有两种角色,Plants和Zombies,每个Plant有一个攻击位置集合,它可以对这些位置进行保护;而Zombie进攻植物的方式是走到植物所在的位置上并将其吃掉。
游戏的地图可以抽象为一个N行M列的矩阵,行从上到下用0到N–1编号,列从左到右用0到M–1编号;在地图的每个位置上都放有一个Plant,为简单起见,我们把位于第r行第c列的植物记为Pr, c。
Plants分很多种,有攻击类、防守类和经济类等等。为了简单的描述每个Plant,定义Score和Attack如下: 
Score[Pr, c]       Zombie击溃植物Pr, c可获得的能源。若Score[Pr, c]为非负整数,则表示击溃植物Pr, c可获得能源Score[Pr, c],若为负数表示击溃Pr, c需要付出能源 -Score[Pr, c]。
Attack[Pr, c]      植物Pr, c能够对Zombie进行攻击的位置集合。
Zombies必须从地图的右侧进入,且只能沿着水平方向进行移动。
Zombies攻击植物的唯一方式就是走到该植物所在的位置并将植物吃掉。因此Zombies的进攻总是从地图的右侧开始。
也就是说,对于第r行的进攻,Zombies必须首先攻击Pr, M-1;若需要对Pr, c(0 ≤ c < M-1)攻击,必须将Pr,M-1, Pr, M-2 … Pr, c+1先击溃,并移动到位置(r, c)才可进行攻击。
在本题的设定中,Plants的攻击力是无穷大的,一旦Zombie进入某个Plant的攻击位置,该Zombie会被瞬间消灭,而该Zombie没有时间进行任何攻击操作。
因此,即便Zombie进入了一个Plant所在的位置,但该位置属于其他植物的攻击位置集合,则Zombie会被瞬间消灭而所在位置的植物则安然无恙(在我们的设定中,Plant的攻击位置不包含自身所在位置,否则你就不可能击溃它了)。
Zombies的目标是对Plants的阵地发起进攻并获得最大的能源收入。
每一次,你可以选择一个可进攻的植物进行攻击。
本题的目标为,制定一套Zombies的进攻方案,选择进攻哪些植物以及进攻的顺序,从而获得最大的能源收入。

Input

第一行包含两个整数N, M,分别表示地图的行数和列数。
接下来N×M行描述每个位置上植物的信息。第r×M + c + 1行按照如下格式给出植物Pr, c的信息:
第一个整数为Score[Pr, c], 第二个整数为集合Attack[Pr, c]中的位置个数w,接下来w个位置信息(r’, c’),表示Pr, c可以攻击位置第r’ 行第c’ 列。
1 ≤ N ≤ 20,1 ≤ M ≤ 30,-10000 ≤ Score ≤ 10000 。

Output

仅包含一个整数,表示可以获得的最大能源收入。
注意,你也可以选择不进行任何攻击,这样能源收入为0。

Sample Input

3 2
10 0
20 0
-10 0
-5 1 0 0
100 1 2 1
100 0

Sample Output

25
//在样例中, 植物P1,1可以攻击位置(0,0), P2, 0可以攻击位置(2,1)。
一个方案为,首先进攻P1,1, P0,1,此时可以攻击P0,0 。
共得到能源收益为(-5)+20+10 = 25。
注意, 位置(2,1)被植物P2,0保护,所以无法攻击第2行中的任何植物。

题解Here!

首先,很容易想到把题目转化为图论模型:

把原n*m的网格的每一个格子都抽象成点,每个点有点权,被保护的点向保护它的点连边。

注意:$(i,j)$是要向$(i,j+1)$连边的!

然后我们要从中取一些点,使点权和最大。

我们取点的过程中,要保证子图中没有向外连的边。

这样才能保证,取到这些点的时候,保护它们的点都已经被消灭。

有没有很熟悉?

没错!这就是典型的最大权闭合子图问题

我们用网络流最小割解决它。

建立$S$和$T$是肯定的。。。

$S$向图中所有点权为非负的点连流量为点权的边。

图中所有点权为负的点向$T$连流量为点权的相反数的边。

对于图中原有的边,在网络流的图中也连相同的的边,流量为$MAX$。

这样跑最小割的过程中,割掉$S$连出的边就表示不取这个点,割掉连向$T$的边就表示取这个点,其他边因为容量为$MAX$,不可能被割掉。

所以最后所有点权为正的点的点权和减去最小割就可以了。

但是注意到一个很坑爹的问题:

原图中可能会有环,有环意味着这些点和他们保护的点都不能取。

这会导致我们原来建立的模型出错。(心里一句MMP。。。)

怎么解决呢?

缩个点嘛。。。

我们先跑一边$Tarjan\text{强连通}$,把所有的强连通分量求出来。

由于题目保证没有自环,我们把所有点数大于$1$的强连通分量缩成一个点,点权为$-MAX$。

这样就可以保证取不到这些点和它们保护的点了。

然后就没有然后了。。。

我的代码里用了$namespace$封装,非常的丑陋。。。

附代码:

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstdio>
#include<queue>
#include<cstring>
#define MAXN 1010
#define MAXM 1000010
#define MAX 999999999
using namespace std;
int n,m,s,t,sum=0,c=1;
int val[MAXN],head[MAXN];
bool map[MAXN][MAXN];
struct Graph{
	int next,to;
}edge[MAXM];
inline int read(){
	int date=0,w=1;char c=0;
	while(c<'0'||c>'9'){if(c=='-')w=-1;c=getchar();}
	while(c>='0'&&c<='9'){date=date*10+c-'0';c=getchar();}
	return date*w;
}
inline void add_edge(int x,int y){
	edge[c].to=y;edge[c].next=head[x];head[x]=c++;
}
namespace Tarjan{
	int c=1,d=1,top=1,s=0;
	int cstack[MAXN],v[MAXN],head[MAXN],deep[MAXN],low[MAXN],colour[MAXN],num[MAXN];
	bool vis[MAXN];
	struct Edge{
		int next,to;
	}a[MAXM];
	inline void add(int x,int y){
		a[c].to=y;a[c].next=head[x];head[x]=c++;
	}
	void dfs(int x){
		deep[x]=low[x]=d++;
		vis[x]=true;
		cstack[top++]=x;
		for(int i=head[x];i;i=a[i].next){
			int v=a[i].to;
			if(!deep[v]){
				dfs(v);
				low[x]=min(low[x],low[v]);
			}
			else if(vis[v])low[x]=min(low[x],deep[v]);
		}
		if(low[x]==deep[x]){
			s++;
			do{
				colour[cstack[top-1]]=s;
				vis[cstack[top-1]]=false;
			}while(cstack[--top]!=x);
		}
	}
	void solve(){
		for(int i=1;i<=n*m;i++)if(i%m)if(!map[i][i+1])add(i,i+1);
		for(int i=1;i<=n*m;i++)if(!deep[i])dfs(i);
		for(int i=1;i<=n*m;i++)num[colour[i]]++;
		memset(map,false,sizeof(map));
		for(int i=1;i<=n*m;i++){
			if(num[colour[i]]>1)val[colour[i]]=-MAX;
			else val[colour[i]]=v[i];
			for(int j=head[i];j;j=a[j].next){
				int v=a[j].to;
				if(!map[colour[i]][colour[v]]){
					add_edge(colour[i],colour[v]);
					map[colour[i]][colour[v]]=true;
				}
			}
		}
	}
}
namespace Dinic{
	int c=2,head[MAXN],deep[MAXN];
	struct Edge{
		int next,to,w;
	}a[MAXM];
	inline void add(int u,int v,int w){
		a[c].to=v;a[c].w=w;a[c].next=head[u];head[u]=c++;
		a[c].to=u;a[c].w=0;a[c].next=head[v];head[v]=c++;
	}
	bool bfs(){
		int u,v;
		queue<int> q;
		for(int i=1;i<=t;i++)deep[i]=0;
		deep[s]=1;
		q.push(s);
		while(!q.empty()){
			u=q.front();
			q.pop();
			for(int i=head[u];i;i=a[i].next){
				v=a[i].to;
				if(a[i].w&&!deep[v]){
					deep[v]=deep[u]+1;
					if(v==t)return true;
					q.push(v);
				}
			}
		}
		return false;
	}
	int dfs(int x,int limit){
		if(x==t)return limit;
		int v,sum,cost=0;
		for(int i=head[x];i;i=a[i].next){
			v=a[i].to;
			if(a[i].w&&deep[v]==deep[x]+1){
				sum=dfs(v,min(a[i].w,limit-cost));
				if(sum>0){
					a[i].w-=sum;
					a[i^1].w+=sum;
					cost+=sum;
					if(cost==limit)break;
				}
				else deep[v]=-1;
			}
		}
		return cost;
	}
	int dinic(){
		int ans=0;
		while(bfs())ans+=dfs(s,MAX);
		return ans;
	}
}
void work(){
	printf("%d\n",sum-Dinic::dinic());
}
void init(){
	int x,u,v,id;
	n=read();m=read();
	memset(map,false,sizeof(map));
	for(int i=1;i<=n*m;i++){
		Tarjan::v[i]=read();
		x=read();
		while(x--){
			u=read();v=read();
			id=u*m+v+1;
			Tarjan::add(id,i);
			map[id][i]=true;
		}
	}
	Tarjan::solve();
	s=Tarjan::s+1;t=Tarjan::s+2;
	for(int i=1;i<s;i++){
		if(val[i]>=0){
			sum+=val[i];
			Dinic::add(s,i,val[i]);
		}
		else Dinic::add(i,t,-val[i]);
		for(int j=head[i];j;j=edge[j].next){
			int v=edge[j].to;
			Dinic::add(i,v,MAX);
		}
	}
}
int main(){
	init();
	work();
    return 0;
}

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