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较快速的最大带权独立集算法

时间:2024-09-25 21:15:00浏览次数:8  
标签:frac text 独立 long 算法 带权 快速 dp

前言

重新来吧 别输在过去最得意的事上。

只是单纯的记录一下这个小知识点。

很多时候,题目可以转化为求最大带权最小点覆盖或者是最大独立集。

但是他又经常把这个范围给到 \(n\le 40\) 这种看上去可以用指数又不太能用指数的情况。

可能这个时候你就需要用到短小精悍的它。

基于状压和折半的独立集算法

首先给出我开始弄明白这个小知识点的来源题目:CF1767E Algebra Flash

题意是比较清楚的。

而你要从起点到达终点的一个充分必要条件是:

  • 必须选择起点和终点。

  • 相邻两个点必须选择一个点。

故你考虑对于起点和终点的颜色连一个自环,然后将相邻两个点分别对应的颜色连一条边。

故这个题就转化成了一个一般图最小带权点覆盖的问题。

而我们知道最小带权点覆盖 \(=\) 点权和 \(-\) 最大带权独立集。(注意这个东西在一般图上也是存在的

故我们只需要知道这个图的最大带权独立集是什么。

首先有一个很 \(\texttt{naive}\) 的状压是定义 \(dp_S\) 表示只选择 \(S\) 内部的点可以构成的最大独立集是多少。

另外,我们定义点 \(x\) 的邻域的点构成的集合是 \(N(x)\)。

转移的话本质上我们只需要考虑这个集合中的任意一个点就行了,为了方便我们后面的优化,考虑 \(\text{highbit}(S)\),假设是 \(u\)。

显然有:\(dp_S=\max(dp_{S-u},dp_{S-N(u)-u}+w_u(u\not \in N(u)))\)。(显然如果是自环的话你不能把这个点当作最大独立集上的点)

时间复杂度 \(\mathcal{O}(2^n)\)。

但是这里 \(n\le 40\) 显然不可过啊。

于是我们考虑一个奇技淫巧,也是这个算法的关键所在。

首先先把这个 \(\text{dp}\) 搬到记忆化搜索上面。由于我们使用的是 \(\text{highbit}(S)\),故这个 \(S\) 在搜素过程中逐渐减小。故我们考虑只对 \(s < 2^{\frac{n}{2}}\) 这部分进行记忆化,而剩下的部分直接爆搜,具体见下:

long long dfs(long long sta)
{
    if(sta <= lim && ~dp[sta]) return dp[sta];
    if(sta == 0) return 0;
    int x = __lg(sta);
    long long ans = dfs(sta - (1ll << x));
    if(!((1ll << x) & d[x + 1])) ans = max(ans, dfs(sta - (1ll << x) - (sta & d[x + 1])) + w[x + 1]);
    if(sta <= lim) return dp[sta] = ans;
    return ans;
}

时间复杂度我们简单的证明一下。

对于搜索的前 \(\frac{n}{2}\) 层,每向下递归一次,最多只会变成两个,故前半是 \(\mathcal{O}(2^{\frac{n}{2}})\)。

对于后面的 \(\frac{n}{2}\) 层,显然都会被记忆化到,无论你前面有多少种状态,加起来仍然只有 \(2^{\frac{n}{2}}\) 级别。(就是在记忆化和非记忆化分层的哪些点只有 \(2^{\frac{n}{2}}\) 而他们分别向外扩展也只会扩展成 \(2^{\frac{n}{2}}\) 级别,有点像 \(\text{Meet in the middle}\) 那种感觉)

故总时间复杂度 \(\mathcal{O}(2^{\frac{n}{2}})\)。

本题代码和更多细节见

后记

还有一个叫做 \(\text{Bron-Kerbosch}\) 的算法,笔者认为在 \(\texttt{OI}\) 中的实用性远不如文章中这一种,故略过。

参考资料:《浅谈信息学竞赛中的独立集问题》 - 学习笔记

缝缝补补,缺漏的知识点会补的完吗?

标签:frac,text,独立,long,算法,带权,快速,dp
From: https://www.cnblogs.com/SFsaltyfish/p/18432219

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