1169. 糖果(差分约束,正环,spfa)

1169. 糖果 - AcWing题库

幼儿园里有 N 个小朋友,老师现在想要给这些小朋友们分配糖果,要求每个小朋友都要分到糖果。

但是小朋友们也有嫉妒心,总是会提出一些要求,比如小明不希望小红分到的糖果比他的多,于是在分配糖果的时候, 老师需要满足小朋友们的 K 个要求。

幼儿园的糖果总是有限的,老师想知道他至少需要准备多少个糖果,才能使得每个小朋友都能够分到糖果,并且满足小朋友们所有的要求。

输入格式

输入的第一行是两个整数 N,K。

接下来 K 行,表示分配糖果时需要满足的关系,每行 3 个数字 X,A,B。

  • 如果 X=1.表示第 A 个小朋友分到的糖果必须和第 B 个小朋友分到的糖果一样多。
  • 如果 X=2,表示第 A 个小朋友分到的糖果必须少于第 B 个小朋友分到的糖果。
  • 如果 X=3,表示第 A 个小朋友分到的糖果必须不少于第 B 个小朋友分到的糖果。
  • 如果 X=4,表示第 A 个小朋友分到的糖果必须多于第 B 个小朋友分到的糖果。
  • 如果 X=5,表示第 A 个小朋友分到的糖果必须不多于第 B 个小朋友分到的糖果。

小朋友编号从 1 到 N。

输出格式

输出一行,表示老师至少需要准备的糖果数,如果不能满足小朋友们的所有要求,就输出 −1。

数据范围

1≤N≤105

1≤K≤105

1≤X≤5

1≤A,B≤N

输入数据完全随机。

输入样例:
5 7
1 1 2
2 3 2
4 4 1
3 4 5
5 4 5
2 3 5
4 5 1
输出样例:
11

解析:

差分约束

(1)求不等式组的可行解

源点需要满足的条件:从源点出发,一定可以走到所有的边。

步骤:

【1】先将每个不等式xi<=xj+ck,转化成一条从xj走到xi,长度为ck的一条边。

【2】找一个超级源点,使得该源点一定可以遍历所有的边

【3】从源点求一遍单源最短路

结果1:如果存在负环,则原不等式组一定无解

结果2:如果没有负环,则dist[i]就是原不等式组的一个可行解

(2)如何求最大值或最小值,这里的最值指的是每个变量的最值

结论:如果求的是最小值,则应该求最长路;如果球的是最大值,则应该求最短路;

问题:如何转化xi<=c,其中c是一个常数,这类的不等式。

方法:建立一个超级源点,0,然后建立0->i,长度是c的边即可。

要求xi的最大值为例:求所有从xi出发,构成的不等式链xi<=xj+c1<=xk+c2+c1<=......<=c1+c2+......

所计算出的上界,最终xi的最大值等于所有上界的最小值。

cpp 复制代码
#include<iostream>
#include<string>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<ctime>
#include<algorithm>
#include<utility>
#include<stack>
#include<queue>
#include<vector>
#include<set>
#include<math.h>
#include<map>
#include<sstream>
#include<deque>
#include<unordered_map>
using namespace std;
typedef long long LL;
const int N = 1e5+5, M = 3e5 + 5;
int n, k;
int h[N], e[M], w[M], ne[M], idx;
LL dist[N];
int q[N], vis[N], cnt[N];

void add(int a, int b, int c) {
	e[idx] = b, w[idx] = c, ne[idx] = h[a], h[a] = idx++;
}

int spfa() {
	memset(dist, -0x3f, sizeof dist);
	int hh = 0, tt = 1;
	q[0] = 0;
	dist[0] = 0;
	vis[0] = 1;
	while (hh != tt) {
		int t = q[--tt];
		vis[t] = 0;
		for (int i = h[t]; i != -1; i = ne[i]) {
			int j = e[i];
			if (dist[j] < dist[t] + w[i]) {
				dist[j] = dist[t] + w[i];
				cnt[j] = cnt[t] + 1;
				if (cnt[j] >= n + 1)return 0;
				if (!vis[j]) {
					q[tt++] = j;
					vis[j] = 1;
				}
			}
		}
	}
	return 1;
}

int main() {
	cin >> n >> k;
	memset(h, -1, sizeof h);
	for (int i = 1,a,b,x; i <= k; i++) {
		scanf("%d%d%d", &x, &a, &b);
		if (x == 1)add(b, a, 0), add(a, b, 0);
		else if (x == 2)add(a, b, 1);
		else if (x == 3)add(b, a, 0);
		else if (x == 4)add(b, a, 1);
		else add(a, b, 0);
	}
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
		add(0, i, 1);
	}
	if (!spfa()) {
		cout << -1 << endl;
	}
	else {
		LL ret = 0;
		for (int i = 1; i <= n; i++)ret += dist[i];
		cout << ret << endl;
	}
	return 0;
}
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