Алгоритмы на графах

154 задачивместе с подтемами
Число у задачи — рейтинг сложности, слово рядом — насколько она трудна по сравнению с другими задачами такого же типа. Шкалы задач с ответом и задач с кодом между собой не сравниваются. Рядом — счётчики попыток: ✓ успешные, ✗ неуспешные.

Компания Giggle открывает свой новый офис в Судиславле, и вы приглашены на собеседование. Ваша задача — решить поставленную задачу.

Вам нужно создать структуру данных, которая представляет из себя массив целых чисел. Изначально массив пуст. Вам нужно поддерживать две операции:

  • запрос: «? i j» — возвращает минимальный элемент между i-ым и j-м, включительно;
  • изменение: «+ i x» — добавить элемент x после i-го элемента списка. Если i=0, то элемент добавляется в начало массива.

Конечно, эта структура должна быть достаточно хорошей.


Входные данные

Первая строка входного файла содержит единственное целое число n — число операций над массивом (1<=n<=200000). Следующие n строк описывают сами операции. Все операции добавления являются корректными. Все числа, хранящиеся в массиве, по модулю не превосходят 109.


Выходные данные

Для каждой операции в отдельной строке выведите её результат.


Комментарий к примеру тестов

Нижеследующая таблица показывает процесс изменения массива из примера.
Операция Массив после её выполнения
изначально пуст
+ 0 5 5
+ 1 3 5, 3
+ 1 4 5, 4, 3
+ 0 2 2, 5, 4, 3
+ 4 1 2, 5, 4, 3, 1

 

Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
8
+ 0 5
+ 1 3
+ 1 4
? 1 2
+ 0 2
? 2 4
+ 4 1
? 3 5
4
3
1

Дан массив. Надо научиться обрабатывать два типа запросов.

* 1 L R - перевернуть отрезок [L,R]

* 2 L R - найти минимум на отрезке [L,R]


Входные данные

Первая строка файла содержит два числа n, m. (1<=n,m<=105) Во второй строке находится n чисел ni (1<=ai<=109) - исходный массив. Остальные m строк содержат запросы, в формате описанном в условии. Для чисел L, R выполняется ограничение (1<=L<=R<=n).


Выходные данные

На каждый запрос типа 2, во входной файл выведите ответ на него, в отдельной строке.

 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
10 7
5 3 2 3 12 6 7 5 10 12
2 4 9
1 4 6
2 1 8
1 1 8
1 8 9
2 1 7
2 3 6
3
2
2
2

Напишите программу, которая будет реализовывать действия в бинарном дереве поиска «вставить», «удалить» и «найти» (по значению). Программа должна обрабатывать запросы четырёх видов:

ADD n — если указанного числа еще нет в дереве, вставлять его и выводить слово «DONE», если уже есть — оставлять дерево как было и выводить слово «ALREADY».

DELETE n — если указанное число есть в дереве, удалять его и выводить слово «DONE», если нет — оставлять дерево как было и выводить слово «CANNOT». При удалении элемента, имеющего два сына, обязательно обменивать значение с максимальным элементом левого поддерева.

SEARCH — следует выводить слово «YES» (если значение найдено в дереве) или слово «NO» (если не найдено). Дерево при этом не меняется.

PRINTTREE — выводить все дерево, обязательно используя алгоритм, указанный в формате вывода результатов.

 

Входные данные

В каждой строке входных данных записан один из запросов ADD n или DELETE n или SEARCH n или PRINTTREE. Гарантируется, что запросы PRINTTREE будут вызываться только в моменты, когда дерево не пустое. Общее количество запросов не превышает 1000, из них не более 20 запросов PRINTTREE.

 

Выходные данные

Для каждого запроса выводите ответ на него. Для запросов ADD, DELETE и SEARCH — соответствующее слово в отдельной строке. На запрос PRINTTREE надо выводить дерево, обязательно согласно такому алгоритму:

template void print_tree(Node *p, int level)

{

  if(p==NULL)

    return;

  print_tree(p->left, level+1);

  for(int i=0; i < level; i++)

    cout << ".";

  cout <<  p->data << endl;

  print_tree(p->right, level+1);

}

(Изначальный вызов этой функции — print_tree(root,0).)

 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
ADD 2
ADD 7
ADD 5
PRINTTREE
ADD 5
DELETE 3
ADD 0
PRINTTREE
DELETE 7
PRINTTREE
DONE
DONE
DONE
2
..5
.7
ALREADY
CANNOT
DONE
.0
2
..5
.7
DONE
.0
2
.5
 

Напишите программу, которая будет реализовывать действия в бинарном дереве поиска «вставить» и «найти» (по значению). Программа должна обрабатывать запросы трёх видов:

ADD n — если указанного числа еще нет в дереве, вставлять его и выводить слово «DONE», если уже есть — оставлять дерево как было и выводить слово «ALREADY».

SEARCH — следует выводить слово «YES» (если значение найдено в дереве) или слово «NO» (если не найдено). Дерево при этом не меняется.

PRINTTREE — выводить все дерево, обязательно используя алгоритм, указанный в формате вывода результатов.

 

Входные данные

В каждой строке входных данных записан один из запросов ADD n или SEARCH n или PRINTTREE. Гарантируется, что запросы PRINTTREE будут вызываться только в моменты, когда дерево не пустое. Общее количество запросов не превышает 1000, из них не более 20 запросов PRINTTREE.

 

Выходные данные

Для каждого запроса выводите ответ на него. Для запросов ADD и SEARCH — соответствующее слово в отдельной строке. На запрос PRINTTREE надо выводить дерево, обязательно согласно такому алгоритму:
 

template void print_tree(Node *p, int level)

{

  if(p==NULL)

    return;

  print_tree(p->left, level+1);

  for(int i=0; i < level; i++)

    cout << ".";

  cout <<  p->data << endl;

  print_tree(p->right, level+1);

}

(Изначальный вызов этой функции — print_tree(root,0).)

 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
ADD 2
ADD 3
ADD 2
SEARCH 2
ADD 5
PRINTTREE
SEARCH 7
DONE
DONE
ALREADY
YES
DONE
2
.3
..5
NO
В городе, построенном во времена средневековья, ширина улиц стала препятствовать движению транспорта, которое изначально было двусторонним по каждой из улиц. Для решения этой проблемы было предложено сделать движение по каждой из улиц односторонним. Мэр поручил эту задачу своему первому заму. После долгих размышлений тот доложил, что на некоторых улицах движение придется оставить двусторонним, в противном случае будет невозможно проехать из любого места в городе в любое другое. По данной схеме города требуется найти все такие улицы.

Входные данные
В первой строке входного файла находятся числа N - количество площадей в городе и М - количество улиц их соединяющих (1 <= N <= 20000, 1 <= M <= 200000). Площади имеют номера от 1 до N. В каждой из следующих M строк находится пара натуральных чисел, описывающая между какими двумя площадями проходит соответствующая улица (две площади соединяются не более чем одной улицей).

Выходные данные
На первой строке выведите число B - количество улиц, на которых организовать одностороннее движение невозможно. На следующей строке выведите B целых чисел - номера этих улиц в возрастающем порядке. Улицы нумеруются с единицы в том порядке, в котором они заданы во входном файле.

 
 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1 10 16
2 6
3 7
6 5
5 9
5 4
1 2
9 8
6 4
2 10
3 8
7 9
1 4
2 4
10 5
1 6
6 10
1
4
Аборигены с планеты Шешинера очень любят земные ананасы. Побывав у них в гостях, Алиса решила отправить несколько штук им в подарок. На то, чтобы доставить ананасы свежими есть всего 24 часа.

Алиса хочет хочет отправить как можно большее число ананасов. Капитан Полосков решил ей помочь и с радостью согласился слетать на своем космическом корабле. Но есть один нюанс: на некоторых космических маршрутах можно дозаправить корабль, не превышающий максимально установленный вес. А заправлять корабль в пути нужно всегда, иначе он просто не долетит. Поэтому если корабль заполнить ананасами по максимуму, то, его не получится дозаправить в пути и поэтому не удастся воспользоваться самым коротким маршрутов, и придётся лететь через другие планеты. Может случиться даже так, что корабль не успеет долететь до Шешинеры вовремя, и ананасы испортятся. 
Итак, сколько же ананасов можно погрузить в космический корабль, чтобы доставить груз вовремя?

Входные данные
Программа получает на вход несколько строк. В первой строке находятся числа n (1 <= n <= 500) и m - количество планет и количество космических маршрутов между планетми, соответственно. В следующих m строках записана информация о маршрутах. Каждый маршрут описывается в отдельной строке следующим образом. Сначала указаны номера планет, которые соединяются космическим маршрутом, потом время, которое тратится на перелет по этому маршруту, и, наконец, максимальный космического корабля, который можно заправить на этом маршруте. Известно, что все космические маршруты соединяют различные планеты, причем для каждой пары планет есть не более одного маршрута, непосредственно их соединяющий. Все числа разделены одним или несколькими пробелами. 

Планеты нумеруются числами от 1 до n. Планеты Земля имеет номер 1, а планета Шешинера - номер n. Время перелета по маршруту задано в минутах и не превосходит 1440 (24 часа). Ограничение на массу задано в граммах и не превосходит одного миллиарда. Кроме того, известно, что один ананас весит 100 грамм, а пустой корабль -  3 тонны.

Выходные данные
Выведите одно число - максимальное количество ананасов, которое можно доставить, потратив не более 24часов.
 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
3 3
1 2 10 3000220
2 3 20 3000201
1 3 1 3000099
2

Игрушечный лабиринт представляет собой прозрачную плоскую прямоугольную коробку, внутри которой есть препятствия и перемещается шарик. Лабиринт можно наклонять влево, вправо, к себе или от себя, после каждого наклона шарик перемещается в заданном направлении до ближайшего препятствия или до стенки лабиринта, после чего останавливается. Целью игры является загнать шарик в одно из специальных отверстий – выходов. Шарик проваливается в отверстие, если оно встречается на его пути (шарик не обязан останавливаться в отверстии).

Первоначально шарик находится в левом верхнем углу лабиринта. Гарантируется, что решение существует и левый верхний угол не занят препятствием или отверстием.


Входные данные

В первой строке входного файла записаны числа N и M – размеры лабиринта (целые положительные числа, не превышающие 100). Затем идет N строк по M чисел в каждой – описание лабиринта. Число 0 в описании означает свободное место, число 1 – препятствие, число 2 – отверстие.


Выходные данные

Выведите единственное число – минимальное количество наклонов, которые необходимо сделать, чтобы шарик покинул лабиринт через одно из отверстий.

 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
4 5
0 0 0 0 1
0 1 1 0 2
0 2 1 0 0
0 0 1 0 0
3
Рассмотрим таблицу размера MxN, в клетках которой стоят целые неотрицательные числа. Скажем, что таблица является симпатичной, если для всех i сумма чисел ее i-ой строки не превышает Ri, и для всех j сумма чисел ее j-го столбца не превышает Cj.

Вам задана таблица Z размера MxN, в некоторых клетках которой уже стоят целые неотрицательные числа. Найдите симпатичную таблицу с максимальной суммой элементов такую, что она совпадает с Z на тех клетках, в которых в Z стоят числа.

Входные данные
Первая строка входных данных содержит числа M и N (1 <= M, N <= 20). Следующая строка содержит M целых неотрицательных чисел - R1, R2, ..., RM. Далее идет строка, содержащая N целых неотрицательных чисел C1, C2, ..., CN. Все вводимые ограничения не превышают 106. Следующие M строк содержит по N целых чисел, которые задают Z. Если на некотором месте в таблице Z отсутствует число, то на этом месте во входных данных стоит  -1.

Выходные данные
Выведите найденную таблицу – M строк по N чисел. Если решения не существует, выведите единственное число -1.
 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1 2 2
1 10
1 10
-1 -1
-1 1
0 1 
1 1 
Есть N городов. Есть также шоссе K и железные дороги L, проходящие между городами. Каждое i-я шоссе двунаправленно соединяет рi и qi города, а каждая i-я железная дорога двунаправленно соединяет ri и si города. Нет двух шоссе, соединяющих одну и ту же пару городов. Точно так же, никакие две железные дороги не соединяют одну и ту же пару городов. Будем считать, что города A и B соединены шоссе, если до города B можно добраться из города A по некоторому количеству шоссе. Здесь любой город считается соединенным с собой шоссе. Аналогичным образом, мы также определим возможность сообщения железными дорогами. Для каждого города найдите количество городов, соединенных с этим городом как шоссе, так и железными дорогами.

Входные данные
Входные данные поступают в следующем формате:
N K L 
p1 q1 
...
pK qK 
r1 s1 
... 
rl sL
Ограничения:
\(2<=N<=2\cdot10^5 \\ 1<=K,L<=10^5 \\ 1<=p_i,q_i,r_i,s_i<=N\\ p_i <q_i \\ r_i<s_i \\ Когда\ i \neq j, (p_i,q_i)\neq(p_j,q_j) \\ ?Когда\ i \neq j, (r_i,s_i)\neq(r_j,s_j)\)


Выходные данные
Выведите N целых чисел в одной строке, разделяя каждое число одним пробелом. Каждое i число должно обозначать количество городов, соединенных с i-м городом как шоссе, так и железными дорогами.
 

 

Примеры
№ Входные данные Выходные данные Пояснения
1 4 3 1
1 2
2 3
3 4
2 3
1 2 2 1 Все четыре города связаны между собой дорогами.
Железной дорогой соединены только второй и третий города. Таким образом, ответы для городов 1,2,2 и 1 соответственно.
2 4 2 2
1 2
2 3
1 4
2 3
1 2 2 1  
3 7 4 4
1 2
2 3
2 5
6 7
3 5
4 5
3 4
6 7
1 1 2 1 2 2 2  

 

Вы являетесь одним из разработчиков новой компьютерной игры. Игра происходит на прямоугольной доске, состоящей из W×H клеток. Каждая клетка может либо содержать, либо не содержать фишку (см. рисунок).
Важной частью игры является проверка того, соединены ли две фишки путем, удовлетворяющим следующим свойствам:
1.    Путь должен состоять из отрезков вертикальных и горизонтальных прямых.
2.    Путь не должен пересекать других фишек.
При этом часть пути может оказаться вне доски. Например:
Фишки с координатами (1, 3) и (4, 4) могут быть соединены. Фишки с координатами (2, 3) и (5, 3) тоже могут быть соединены. А вот фишки с координатами (2, 3) и (3, 4) соединить нельзя — любой соединяющий их путь пересекает другие фишки.
Вам необходимо написать программу, проверяющую, можно ли соединить две фишки путем, обладающим вышеуказанными свойствами, и, в случае положительного ответа, определяющую минимальную длину такого пути (считается, что путь имеет изломы, начало и конец только в центрах клеток (или “мнимых клеток”, расположенных вне доски), а отрезок, соединяющий центры двух соседних клеток, имеет длину 1).

Формат входных данных
Первая строка входного файла содержит два натуральных числа: W — ширина доски, H — высота доски (1 ≤ W, H ≤ 75). Следующие H строк содержат описание доски: каждая строка состоит ровно из W символов: символ “X” (заглавная английская буква “экс”) обозначает фишку, символ “.” (точка) обозначает пустое место. Все остальные строки содержат описания запросов: каждый запрос состоит из четырех натуральных чисел, разделенных пробелами — X1, Y1, X2, Y2, причем 1 ≤ X1, X2 ≤ W, 1 ≤ Y1, Y2 ≤ H. Здесь (X1, Y1) и (X2, Y2) — координаты фишек, которые требуется соединить (левая верхняя клетка имеет координаты (1, 1)). Гарантируется, что эти координаты не будут совпадать (кроме последнего запроса). Последняя строка содержит запрос, состоящий из четырех чисел 0; этот запрос обрабатывать не надо. Количество запросов не превосходит 20.

Формат выходных данных
Для каждого запроса необходимо вывести одно целое число на отдельной строке — длину кратчайшего пути, или 0, если такого пути не существует.
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
5 4
XXXXX
X...X
XXX.X
.XXX.
2 3 5 3
1 3 4 4
2 3 3 4
0 0 0 0
5
6
0
2
4 4
XXXX
.X..
..X.
X...
1 1 3 1
0 0 0 0
4
У Маши есть связный ненаправленный граф G с N вершинами, помеченными 1…N и M ребрами (\(1 \leq N \leq10^2\), \(N-1 \leq M \leq \frac {N^2+N}{2}\)). G может содержать петли (ребра из вершины в неё же), но не имеет параллельных ребер (несколько ребер, соединяющих одни и те же конечные точки).
Пусть \(f_G(a,b)\) это булевская функция, которая отвечает истина, если существует путь от вершины 1 до вершины a, который проходит ровно b ребер, для \(1 \leq a \leq N\) и \(0 \leq b\), и ложь иначе. Если по ребру проходим множество раз, это число включается в ответ. 
Даша хочет повторить за Машей. В частности, она хочет сконструировать ненаправленный граф G′ такой, что \(f_{G'}(a,b)=f_G(a,b)\) для всех a и b.

Посчитайте количество различных графов G′, которые Даша может создать, по модулю \(10^9+7\). Как и G, G′ может содержать петли но не может иметь параллельные ребра (это означает, что имеется всего \(2^{ \frac {N^2+N} {2}}\) различных графов на N вершинах).
Каждый ввод содержит T (\(1 \leq T \leq \frac {10^5}{4}\)) тестов, которые должны решаться независимо. Гарантируется, что сумма \(N^2\) по всем тестам не превысит \(10^5\).

Входные данные
Первая строка ввода содержит T, количество тестов.
Первая строка каждого теста содержит два целых числа N и M.
Следующие M строк каждого теста содержат два целых числа x и y (\(1 \leq x \leq y \leq N\)), обозначающих ребро между x и y в G.

Тесты разделены пустой строкой для читабельности.

Выходные данные
Для каждого теста выведите количество различных G′ по модулю \(10^9+7\) на отдельной строке.
 
 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные Примечание
1 1

5 4
1 2
2 3
1 4
3 5
3 G′ может быть равен G′ или одному из двух следующих графов:
5 4
1 2
1 4
3 4
3 5

5 5
1 2
2 3
1 4
3 4
3 5
2 7

4 6
1 2
2 3
3 4
1 3
2 4
1 4

5 5
1 2
2 3
3 4
4 5
1 5

5 7
1 2
1 3
1 5
2 4
3 3
3 4
4 5

6 6
1 2
2 3
3 4
4 5
5 6
6 6

6 7
1 2
2 3
1 3
1 4
4 5
5 6
1 6

10 10
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
1 10

22 28
1 2
2 3
3 4
4 5
5 6
6 7
1 7
1 8
3 9
8 10
10 11
10 12
10 13
10 14
11 15
12 16
13 17
14 18
9 15
9 16
9 17
9 18
15 19
19 20
15 20
16 21
21 22
16 22
45
35
11
1
15
371842544
256838540
Это пример более крупного теста.
Обязательно выводите ответ по модулю \(10^9+7\).
Обратите внимание, что ответ для предпоследнего теста - \(2^{45}\ \ (mod\ 10^9 + 7)\).

 
В лаборатории биоинформатики ученые проводят эксперименты по распространению искусственно созданных вирусов. Для эксперимента используется специальная лабораторная установка, представляющая собой таблицу из n × m ячеек. В каждую ячейку помещается живая клетка. Ученые заражают вирусом некоторые клетки, всего исходно заражается не более 8 клеток.
Каждую секунду среди незараженных клеток, имеющих зараженную клетку в соседней по стороне ячейке, ровно одна клетка заражается вирусом.
Ученые заинтересовались, какие конфигурации зараженных клеток могут получиться через t секунд. Для начала они хотят посчитать число таких конфигураций. Помогите им это сделать.

Формат входных данных
В первой строке входного файла находятся целые числа n, m и t (1 ≤ n, m ≤ 100, 1 ≤ t ≤ 6) — размеры таблицы и количество секунд. Каждая из следющих n строк содержит m символов. Символ «.» означает, что в изначальной конфигурации клетка не заражена, а символ «*» — что заражена. Количество «*» в таблице не превышает 8. Гарантируется, что незараженных клеток в исходной конфигурации не меньше t.

Формат выходных данных
Выведите количество различных возможных конфигураций таблицы после t секунд.
 
Ввод Вывод
2 2 1
*.
..
2
2 2 2
*.
..
3
2 2 3
*.
..
1
Лыжный маршрут описывается M x N решеткой высот (1 <= M,N <= 500), каждая высота в интервале 0 .. 1,000,000,000.  
 
Некоторые из этих ячеек помечены как стартовые точки маршрута. Организаторы хотят вычислить рейтинг трудности каждой стартовой точке. Рейтинг трудности стартовой точки P – это минимальное число D такое, что корова сможет  успешно достичь как минимум T ячеек решётки  (1 <= T <= MN), если она стартует в P и может двигаться в соседнюю ячейку (на север, юг, запад или восток), только если абсолютная величина разности высот в этих ячейках не превосходит D. 
 
Вычислите рейтинг трудности для каждой стартовой точки и выведите их сумму.
 
 
INPUT FORMAT:
 
* Строка 1: Целые числа M, N, T.
 
* Строки 2..1+M: Каждая из этих M строк содержит N целых высот.
 
* Строки 2+M..1+2M: Каждая из этих M строк содержит N величин равных 0 или 1, где 1 означает, что это ячейка – стартовая точка


OUTPUT FORMAT:
 
* Строка 1: Сумма рейтингов трудности всех стартовых точек (заметим, что это число может не поместиться в 32-битное целое, даже если каждый рейтинг в отдельности поместится).
 

INPUT DETAILS:
 
Местность описывается решеткой из 3 х 5 высот.
Верхняя левая и правая нижняя ячейки являются стартовыми точками.
Из каждой стартовой точки мы должны быть способны добраться до 10 ячеек.
 
OUTPUT DETAILS:
Рейтинг трудности верхнего левого угла равен 4.
Рейтинг трудности правого нижнего угла равен 20.
 
Ввод Вывод
3 5 10
20 21 18 99 5
19 22 20 16 17
18 17 40 60 80
1 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 1
24

 
Дан ориентированный взвешенный граф. Используя алгоритм Дейкстры, найдите кратчайший путь от одной заданной вершины до другой, проходящий через наибольшее число узлов.
 
Входные данные
В первой строке содержатся два числа: N, F (1≤N≤100, F≤N), где N – количество вершин графа, а F – конечная. В следующих N строках вводится по N чисел, не превосходящих 100, – матрица смежности графа, где -1 означает отсутствие ребра между вершинами, а любое неотрицательное число – присутствие ребра данного веса. На главной диагонали матрицы записаны нули.
 
Выходные данные
Требуется вывести последовательно все вершины того из путей до заданной, у которого количество переходов наибольшее.
 
Ввод Вывод
3 1
0 1 1
4 0 1
2 1 0
2 3 1
Поделиться
Класснуть