ACM- 2-SAT问题

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前言:这篇文章是参考着饶齐的总结写出来的,但只有一些文字性的描述类似。

现在有一个由N个布尔值组成的序列A,给储户一些限制关系

比如 A[x] AND A[y] =0 、A[x] OR A[y] OR A[z] =1等,

要确定A[0...N-1]的值,使其满足所有限制关系。这个问题称为2-SAT问题

特别的,若每种限制关系中最多只对两个元素进行限制,则称为2-SAT问题。

由于在2-SAT问题中,最多只对两个元素进行限制,所以可能的限制关系共有11种:

        A[x]

        NOT A[x]   

        A[x] AND A[y]

        A[x] AND NOT A[y]

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        A[x] OR A[y]

        A[x] OR NOT A[y]

        NOT (A[x] AND A[y])

        NOT (A[x] OR A[y])

        A[x] XOR A[y]

        NOT (A[x] XOR A[y])

        A[x] XOR NOT A[y]

进一步,A[x] AND A[y]相当于(A[x]) AND (A[y])(也就是可以拆分成A[x]与A[y]两个限制关系),NOT(A[x]OR A[y])相当于NOT A[x] AND NOT A[y](也就是可以拆分成NOT A[x]与NOT A[y]两个限制关系)。因此,可能的限制关系最多只有9种。

        在实际问题中,2-SAT问题在大多数时候表现成以下形式:有N对物品,每对物品中必须选取一个,也只能选取一个,并且它们之间存在某些限制关系(如某两个物品不能都选,某两个物品不能都不选,某两个物品必须且只能选一个,某个物品必选)等,这时,可以将每对物品当成一个布尔值(选取第一个物品相当于0,选取第二个相当于1),如果所有的限制关系最多只对两个物品进行限制,则它们都可以转化成9种基本限制关系,从而转化为2-SAT模型。

2-SAT算法本身并不难,关键是连边,不过只需要充分理解好边的概念:a->b即选a必选b。

a、b不能同时选:选了a就要选b',选了b就要选a'。

a、b必须同时选:选了a就要选b,选了b就要选a,选了a'就要选b',选了b'就要选a'。

a、b必须选一个:选了a就要选b',选了b就要选a',选了a'就要选b,选了b'就要选a。

※a必须选:a'->a。

2-SAT  步骤

1、连边

2、跑tarjan

3、判可行性,即同一集合中的两个点是否同属一个强连通块

4、缩点建新图,连反边

5、拓扑序,若当前点没有被访问过,则选择该点,不选择其另外的点

模板:

Two-SAT 模板(带输出选了谁)

const int maxn=40010;
int op[maxn],vis[maxn],low[maxn],dfn[maxn];
int pt[maxn],stk[maxn],color[maxn],pos[maxn],deg[maxn];
vector<int>vc[maxn],vc2[maxn];
int n,m,sig,cnt,tot,cont;
void add(int x,int y){
    vc[x].push_back(y);
}
void top(){
    memset(pt,0,sizeof(pt));
    queue<int>s;
    for(int i=1;i<=sig;i++){
        if(deg[i]==0) s.push(i);
    }
    while(!s.empty()){
        int u=s.front();
        if(pt[u]==0){
            pt[u]=1;
            pt[pos[u]]=2;
        }
        s.pop();
        for(int i=0;i<vc2[u].size();i++){
            int v=vc2[u][i];
            deg[v]--;
            if(deg[v]==0) s.push(v);
        }
    }
    cont=0;
    for(int i=1;i<=n;i++) {
        if(pt[color[i]]==1) op[cont++]=i;
    }
}
void tarjan(int u){
    vis[u]=1;
    dfn[u]=low[u]=cnt++;
    stk[++tot]=u;
    for(int i=0;i<vc[u].size();i++){
        int v=vc[u][i];
        if(vis[v]==0) tarjan(v);
        if(vis[v]==1) low[u]=min(low[u],low[v]);
    }
    if(low[u]==dfn[u]) {
        sig++;
        do{
            vis[stk[tot]]=-1;
            color[stk[tot]]=sig;
        }while(stk[tot--]!=u);
    }
}
void init(){
    sig=0;cnt=1;tot=-1;
    memset(deg,0,sizeof(deg));
    memset(stk,0,sizeof(stk));
    memset(dfn,0,sizeof(dfn));
    memset(vis,0,sizeof(vis));
    memset(color,0,sizeof(color));
    for(int i=0;i<maxn;i++) {
        vc[i].clear();
        vc2[i].clear();
    }
}
int solve(){
    for(int i=1;i<=n*2;i++) {
        if(vis[i]==0) tarjan(i);
    }
    for(int i=1;i<=n;i++) {
        if(color[i]==color[i+n]) return 0;
        pos[color[i]]=color[i+n];
        pos[color[i+n]]=color[i];
    }
    for(int i=1;i<=n*2;i++){
        for(int j=0;j<vc[i].size();j++){
            int v=vc[i][j];
            if(color[i]!=color[v]){
                deg[color[i]]++;
                vc2[color[v]].push_back(color[i]);
            }
        }
    }
    top();
    return 1;
}
int main(){
    int T,cas=1;
    scanf("%d",&T);
    while(T--) {
        scanf("%d%d",&m,&n);
        init();
        for(int i=0;i<m;i++) {
            int x,y;
            scanf("%d%d",&x,&y);
            int xx=x,yy=y;
            if(x<0) x=-x;
            if(y<0) y=-y;
            if(xx>0&&yy>0) {add(x+n,y);add(y+n,x);}
            if(xx>0&&yy<0) {add(x+n,y+n);add(y,x);}
            if(xx<0&&yy>0) {add(x,y);add(y+n,x+n);}
            if(xx<0&&yy<0) {add(x,y+n);add(y,x+n);}
        }
        int ans=solve();
        printf("Case %d: ",cas++);
        if(ans==1) {
            puts("Yes");
            printf("%d",cont);
            for(int i=0;i<cont;i++)
            printf(" %d",op[i]);
            puts("");
        }
        else puts("No");
    }
    return 0;
}

2-SAT应用  (有些题目的解题报告还没写,先放在这)

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