Алгоритмы на графах

344 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.
Дана шахматная доска nхn. Пусть конь стоит на клетке (1,1). Необходимо найти такую последовательность ходов коня, при которой он побывает на каждой клетке доски ровно по одному разу.
 
Входные данные
На вход программе подается натуральное число n (n ≤ 8).
 
Выходные данные
Если обход невозможен, то выведите в выходной файл 0, если возможен, то 1, а на следующих строчках выведите матрицу nn, иллюстрирующую порядок обхода. Выравнивать числа по столбцам не обязательно.
 
Примечание. Скорость работы рекурсивной программы в этой задаче существенно зависит от порядка, в каком будут рассматриваться варианты хода коня из очередной клетки. Одним из удачных порядков является размещение всех восьми вариантов хода "по кругу".
 
Ввод Вывод
3 0
5
1
1 20 17 12 3 
16 11 2 7 18 
21 24 19 4 13 
10 15 6 23 8 
25 22 9 14 5 
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

В свете недавних новостей о прослушке каналов связи, два непримиримых интернет-гиганта Урагании <<Laim.UR>> и <<Xenda>> решили подписать соглашение об установлении защищенного канала связи между дата-центрами друг друга. В Урагании \(n\) городов, но, к сожалению, ни в одном городе нет дата-центров обоих гигантов. Поэтому для формирования защищенного канала придется прокладывать междугородние линии связи.

Специалисты компаний определили \(m\) пар городов, которые можно соединить, проложив сегмент канала связи, и оценили стоимость создания такого сегмента для каждой из этих пар.

Результирующий канал может состоять из нескольких сегментов. Он должен начинаться в одном из городов, где находится дата-центр первой компании, может проходить через промежуточные города и должен заканчиваться в городе, где находится дата-центр второй компании.

Теперь необходимо определить минимальную стоимость защищенного канала, соединяющего два дата-центра компаний.

Формат входных данных
В первой строке находятся целые числа \(n\) и \(m\) (\(2 \le n \le 5\,000\), \(1 \le m \le 10^5\)) — количество городов и количество пар городов, которые можно соединить сегментом канала связи.

Во второй строке находятся \(n\) целых чисел \(a_i\) (\(0 \le a_i \le 2\)). Если \(a_i = 0\), то в \(i\)-м городе нет дата-центра ни одного из гигантов. Если \(a_i = 1\), то в \(i\)-м городе есть дата-центр <<Laim.UR>>, а если \(a_i = 2\), то в \(i\)-м городе находится дата-центр <<Xenda>>. Гарантируется, что среди этих чисел есть как минимум одна единица и одна двойка.

В каждой из следующих \(m\) строк находится по три целых числа — \(s_i\), \(t_i\) и \(c_i\), которые означают, что города \(s_i\) и \(t_i\) (\(1 \le s_i, t_i \le n\), \(s_i \ne t_i\)) можно соединить сегментом канала связи стоимостью \(c_i\) (\(1 \le c_i \le 10^5\)). Каждую пару городов можно соединить не более чем одним сегментом канала.

Формат выходных данных
Если соединить защищенным каналом связи два дата-центра разных интернет-гигантов возможно, то выведите в выходной файл три числа: \(x\), \(y\) и \(d\), означающие, что между городами \(x\) и \(y\) возможно провести канал связи суммарной стоимостью \(d\). В городе \(x\) должен находиться дата-центр <<Laim.UR>>, в городе \(y\) — дата-центр <<Xenda>>. Если существует несколько оптимальных ответов, выведите любой. Если провести искомый канал невозможно, выведите \(-1\).

 

В первом примере оптимально построить канал связи из двух сегментов: \(3-2\) и \(2-4\).

В стране N городов, некоторые из которых соединены между собой дорогами. Для того, чтобы проехать по одной дороге, требуется один бак бензина. Помимо этого у вас есть канистра для бензина, куда входит столько же топлива, сколько входит в бензобак.
 
В каждом городе бак бензина имеет разную стоимость. Вам требуется добраться из первого города в N-й, потратив как можно меньшее денег.
 
В каждом городе можно заправить бак, заправить бак и канистру или же перелить бензин из канистры в бак. Это позволяет экономить деньги, покупая бензин в тех городах, где он стоит дешевле, но канистры хватает только на одну заправку бака!

Формат входных данных
В первой строке вводится число N (1<=N<=100), в следующей строке идет N чисел, i-е из которых задает стоимость бензина в i-м городе (всё это целые числа из диапазона от 0 до 100). Затем идет число M – количество дорог в стране, далее идет описание самих дорог. Каждая дорога задается двумя числами – номерами городов, которые она соединяет. Все дороги двухсторонние (то есть по ним можно ездить как в одну, так и в другую сторону), между двумя городами всегда существует не более одной дороги, не существует дорог, ведущих из города в себя.
 
Формат выходных данных
Требуется вывести одно число – суммарную стоимость маршрута или -1, если добраться невозможно.
 
Дан связный ациклический ориентированный граф. Каждая вершина данного графа кроме листьев имеет по 2 сына.
Найдите количество способов топологически отсортировать, зная только количество вершин.
 
Входные данные
Входная строка содержит одно натуральное число n - кол-во вершин (n <= 15).

Выходные данные  
Выведите ответ на задачу.
 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1 7 48
Дан связный ациклический ориентированный граф. Найдите его лексикографически минимальную топологическую сортировку.
 
Входные данные
В первой строке вводится количество вершин n (1 <= n <= 10000). Во второй строке водится n чисел ai (0 <= ai <= n, ai != i). Значение ai - предок вершины с номером i (вершины нумеруются с 1). Если ai = 0, то вершина i является корнем и не имеет предков, гарантируется, что таких вершин ровно 1.
 
Выходные данные
Решение должно вывести n чисел - лексикографически минимальную топологическую сортировку.
 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
4
2 0 1 2
2 1 3 4
В августе Владлена Александровна решила составить расписание для 9 «И» класса. Она считает, что уроков в один день должно быть N (2<=N<=8). От учителей она получила M (1<=N) запросов. Так как Владлена Александровна учитель географии, то с компьютером опыт работы у нее не такой как у вас, она просит вас о помощи, решите эту «невыполнимую» задачу, соблюдая запросы учителей.

Входные данные:  В первой строке входных данных содержится число N – кол-во уроков и число M – количество последовательных пар уроков наверное.
В следующих M строках задаются 2 слова, которые обозначают названия предметов.
Известно что, граф не может зациклиться и предметы не могут быть в расписании 2 раза
Слова, которые можно вводить: PE,Math, Russian, Biology,Geometry, Literature, Science, Geography
 
Выходные данные: Задача — выстроить предметы в подходящем для всех пар порядке.
 
Ввод Вывод
3 2
PE Math
Math Literature
PE
Math
Literature

(c) Бганцова А., 2018 г.
Группа солдат-новобранцев прибыла в армейскую часть N777. После знакомства с прапорщиком стало очевидно, что от работ на кухне по очистке картофеля спасти солдат может только чудо. 
 
Прапорщик, будучи не в состоянии запомнить фамилии, пронумеровал новобранцев от 1 до N. После этого он велел им построиться по росту (начиная с самого высокого). С этой несложной задачей могут справиться даже совсем необученные новобранцы, да вот беда, прапорщик уверил себя, что знает про некоторых солдат, кто из них кого выше, и это далеко не всегда соответствует истине. 
 
После трех дней обучения новобранцам удалось выяснить, что знает (а точнее, думает, что знает) прапорщик. Помогите им, используя эти знания, построиться так, чтобы товарищ прапорщик остался доволен. 
 
Входные данные 
Сначала на вход программы поступают числа N и M (1 < N <= 100, 1 <= M <= 5000) – количество солдат в роте и количество пар солдат, про которых прапорщик знает, кто из них выше. Далее идут эти пары чисел A и B по одной на строке (1 <= A,B <= N), что означает, что, по мнению прапорщика, солдат A выше, чем B. Не гарантируется, что все пары чисел во входных данных различны. 
 
Выходные данные 
В первой строке выведите "Yes" (если можно построиться так, чтобы прапорщик остался доволен) или "No" (если нет). После ответа "Yes" на следующей строке выведите N чисел, разделенных пробелами, - одно из возможных построений. 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
4 5 
1 2 
2 3 
3 4 
1 4 
4 1
No

(c) Пасынков С., 2018 г.
В одном королевстве n городов и m дорог. У каждого города есть своё название, состоящее из строчных латинских букв. Но королю не нравится, что есть дороги, ведущие из города с названием, являющимся лексикографически меньшим названия конечного. Он захотел это исправить, поменяв города, к которым относятся те или иные названия. Сам он, конечно, не справится. Помогите ему в этом! 
 
Формат файла входных данных: 
Первая строка содержит два целых числа n и m (2 <= n <= 1000; 1 <= M <= 10000) - количество городов и дорог в королевстве соответственно. 
 
Вторая строка содержит n строк, описывающих города. Описание задаётся строкой из строчных латинских букв - названия города. 
 
Далее в m строках перечислены дороги. Каждая дорога задаётся парой чисел - номерами начального и конечного городов соответственно. Дороги односторонние. 
 
Формат файла выходных данных: 
Вывести n чисел, каждое из которых обозначает номер названия, соответствующего i-ому городу. Если решения не существует, вывести -1.
 
Ввод Вывод
4 4 
aaa bacc cqe de 
1 4 
4 2 
4 3 
3 2
1 4 3 2
3 3 
fi bru a 
1 2 
2 3 
3 1
-1
(с) Филимонов И.
Однажды юный хакер Шалдыга Севин решил совершить дерзкое преступление - сменить имя своего друга Максима Никитина на сильвере, пока тот был в ЛКШ Зима (Ливневая Коробка Шредингера), чтобы Наталья Владимировна поставила ему двойку. Для этого Шалдыга решил заразить вирусом базу данных сильвера.
Однако юный хакер осознал одну проблему - он не знает, на каком именно компьютере лицея она хранится. Шалдыга не стал долго думать над этой проблемой и решил заразить все компьютеры в лицее (для надежности). Вирус работает так: раз в день он заражает все компьютеры, связанные с зараженными напрямую. Первый компьютер Шалдыге придется заразить лично, потому он может выбрать любой.
Хакер хочет узнать минимальное количество дней, которое понадобится для того, чтобы заразить все компьютеры лицея. Однако выяснилась еще одна проблема - эта задача легко решается с помощью БФСа, но написать его меньше чем за 15 дней невозможно, а Хакеру еще нужно сделать 200 номеров по математике. Поэтому Шалдыга попросил Вас сделать невозможное - написать программу, отвечающую на его вопрос, за время этого контеста.
 
Входные данные
В первой строке на вход подаются два числа N и M - количество компьютеров в лицее и соединений между ними соответственно. 1 <= N, M <= 100
В следущих M строках Вам даются описания соединений между компьютерами, а именно 2 чила U и V, которые означают, что компьютеры U и V соединены.
 
Выходные данные
Выведите ответ на вопрос Шалдыги

Ввод Вывод
6 9
1 2
1 3
2 4
2 6
3 4
3 5
4 5
4 6
5 6
2



(с) Григорьев Е., 2017

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 граф. Определить, есть ли в нем цикл отрицательного веса.

Входные данные
В первой строке содержится число N (1 <= N <= 100) – количество вершин графа. В следующих N строках находится по N чисел – матрица смежности графа. Веса ребер по модулю меньше 100000. Если ребра нет, соответствующее значение равно 100000.
 
Выходные данные
В первой строке выведите "YES", если цикл существует, или "NO", в противном случае. 

Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
3
100000 100000 -51
100  100000 100000
100000 -50  100000
YES

Между \(N\) населенными пунктами совершаются пассажирские рейсы на машинах времени.

В момент времени 0 вы находитесь в пункте \(A\). Вам дано расписание рейсов. Требуется оказаться в пункте \(B\) как можно раньше (то есть в наименьший возможный момент времени).

При этом разрешается делать пересадки с одного рейса на другой. Если вы прибываете в некоторый пункт в момент времени \(T\), то вы можете уехать из него любым рейсом, который отправляется из этого пункта в момент времени \(T\) или позднее (но не раньше).

Формат входных данных
Первая строка содержит число \(N\) — количество населенных пунктов (\(1 \le N \le 1000\)). Вторая строка содержит два числа \(A\) и \(B\) — номера начального и конечного пунктов. Третья строка содержит число \(K\) — количество рейсов (\(0 \le K \le 1000\)). Следующие \(K\) строк содержит описания рейсов, по одному на строке. Каждое описание представляет собой четверку целых чисел. Первое число каждой четверки задает номер пункта отправления, второе — время отправления, третье — пункт назначения, четвертое — время прибытия. Номера пунктов — натуральные числа из диапазона от 1 до \(N\). Пункт назначения и пункт отправления могут совпадать. Время измеряется в некоторых абсолютных единицах и задается целым числом, по модулю не превышающим \(10^9\). Поскольку рейсы совершаются на машинах времени, то время прибытия может быть как больше времени отправления, так и меньше, или равным ему.

Гарантируется, что входные данные таковы, что добраться из пункта \(A\) в пункт \(B\) всегда можно.

Формат выходных данных
Выведите минимальное время, когда вы сможете оказаться в пункте \(B\).

Профессору Форду необходимо попасть на международную конференцию. Он хочет потратить на дорогу наименьшее количество денег, поэтому решил, что будет путешествовать исключительно ночными авиарейсами (чтобы не тратиться на ночевку в отелях), а днем будет осматривать достопримечательности тех городов, через которые он будет проезжать транзитом. Он внимательно изучил расписание авиаперелетов и составил набор подходящих авиарейсов, выяснив, что перелеты на выбранных направлениях совершаются каждую ночь и за одну ночь он не сможет совершить два перелета.
 
Теперь профессор хочет найти путь наименьшей стоимости, учитывая что до конференции осталось K ночей (то есть профессор может совершить не более K перелетов).
 
Входные данные
В первой строке находятся числа N (количество городов), M (количество авиарейсов), K (количество оставшихся ночей), S (номер города, в котором живет профессор), F (номер города, в котором проводится конференция).
 
Ограничения: 2≤N≤100, 1≤M≤105, 1≤K≤100, 1≤S≤N, 1≤F≤N.
 
Далее идет M строк, задающих расписание авиарейсов. i-я строка содержит три натуральных числа: Si, Fi и Pi, где Si - номер города, из которого вылетает i-й рейс, Fi - номер го-рода, в который прилетает i-й рейс, Pi - стоимость перелета i-м рейсом. 1≤Si≤N, 1≤Fi≤N, 1≤Pi≤106.
 
Выходные данные
Выведите одно число - минимальную стоимость пути, подходящего для профессора. Если профессор не сможет за K ночей добраться до конференции, выведите число -1.

Ввод Вывод
4 5 2 1 4
1 2 1
2 3 1
3 4 1
1 3 3 
1 4 5
4

Дан взвешенный ориентированный граф. Необходимо найти минимальное количество фаз с релаксациями в работе алгоритма Форда-Беллмана при нахождении кратчайшего пути от вершины 1. 

Входные данные
Программа получает на вход одно число количество вершин n (2 ≤ n ≤ 100) и количество ребер m (2 ≤m ≤ 10 000). В следующих m строках вводятся три числа: a, b и c, где a и b – начало ребра и его конец, а c – вес ребра (1 ≤ a, b ≤ n, 1 ≤ c ≤ 10 000).

Выходные данные
Программа должна вывести единственное целое число - минимальное количество релаксаций в работе алгоритма Форда-Беллмана при нахождении кратчайшего пути от вершины 1. 

Ввод Вывод
4 3
1 2 1 
2 3 1
3 4 1
1
4 3
2 3 1
1 2 1
1 3 4
2


(с) Шалдин В., 2017г.

Одна из команд-участниц олимпиады решила вернуться домой на электричках. При этом ребята хотят попасть домой как можно раньше. К сожалению, не все электрички идут от города, где проводится олимпиада, до станции, на которой живут ребята. И, что еще более обидно, не все электрички, которые идут мимо их станции, останавливаются на ней (равно как вообще, электрички останавливаются далеко не на всех станциях, мимо которых они идут).
 
Все станции на линии пронумерованы числами от 1 до N. При этом станция номер 1 находится в городе, где проводится олимпиада, и в момент времени 0 ребята приходят на станцию. Станция, на которую нужно попасть ребятам, имеет номер E.
 
Напишите программу, которая по данному расписанию движения электричек вычисляет минимальное время, когда ребята могут оказаться дома.
 
Формат входных данных
Во входных данных записаны сначала числа N (2 ≤ N ≤ 100) и E (2 ≤ E ≤ N). Затем записано число M (0 ≤ M ≤ 100), обозначающее число рейсов электричек. Далее идет описание M рейсов электричек. Описание каждого рейса электрички начинается с числа Ki (2 ≤ K ≤ N) — количества станций, на которых она останавливается, а далее следует Ki пар чисел, первое число каждой пары задает номер станции, второе — время, когда электричка останавливается на этой станции (время выражается целым числом из диапазона от 0 до 109). Станции внутри одного рейса упорядочены в порядке возрастания времени. В течение одного рейса электричка все время движется в одном направлении — либо от города, либо к городу.
 
Формат выходных данных
Выведите одно число — минимальное время, когда ребята смогут оказаться на своей станции. Если существующими рейсами электричек они добраться не смогут, выведите –1.
 
В Летней Компьютерной Школе (ЛКШ) построили аттракцион "Лабиринт знаний". Лабиринт представляет собой N комнат, занумерованных от 1 до N, между некоторыми из которых есть двери. Когда человек проходит через дверь, показатель его знаний изменяется на определенную величину, фиксированную для данной двери. Вход в лабиринт находится в комнате 1, выход – в комнате N. Каждый ученик проходит лабиринт ровно один раз и попадает в ту или иную учебную группу в зависимости от количества набранных знаний (при входе в лабиринт этот показатель равен нулю). Ваша задача показать наилучший результат.
 
Входные данные:
Первая строка входных данных содержит целые числа N (1 <= N <= 2000) – количество комнат и M (1 <= M <= 10000) – количество дверей. В каждой из следующих M строк содержится описание двери – номера комнат, из которой она ведет и в которую она ведет (через дверь можно ходить только в одном направлении), а также целое число, которое прибавляется к количеству знаний при прохождении через дверь (это число по модулю не превышает 10000). Двери могут вести из комнаты в нее саму, между двумя комнатами может быть более одной двери.
 
Выходные данные:
Выведите ":)" – если можно получить неограниченно большой запас знаний, ":(" – если лабиринт пройти нельзя, и максимальное количество набранных знаний в противном случае.

Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
2 2
1 2 3
1 2 7
7

 
В ориентированном взвешенном графе вершины пронумерованы числами от 1 до n. Если i<j, то существует ребро из вершины i в вершину j, вес которого определяется по формуле \(wt(i,j)=(179i+719j)\ mod \ 1000 - 500\). Определите вес кратчайшего пути, ведущего из вершины 1 в вершину n.
 
Входные данные:
Программа получает на вход одно число n (2≤n≤13000).
 
Выходные данные:
Программа должна вывести единственное целое число - вес кратчайшего пути из вершины 1 в вершину n в описанном  графе.

Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1 2 117
2 3 -164
Дан ориентированный граф. Определить, есть ли в нем цикл отрицательного веса, и если да, то вывести его.
 
Входные данные
В первой строке содержится число N (1 <= N <= 100) – количество вершин графа. В следующих N строках находится по N чисел – матрица смежности графа. Веса ребер по модулю меньше 100000. Если ребра нет, соответствующее значение равно 100000.
 
Выходные данные
В первой строке выведите "YES", если цикл существует, или "NO", в противном случае. При наличии цикла выведите во второй строке количество вершин в нем (считая одинаковые – первую и последнюю), а в третьей строке – вершины, входящие в этот цикл, в порядке обхода. Если циклов несколько, то  выведите любой из них.

Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
3
100000 100000 -51
100  100000 100000
100000 -50  100000
YES
4
3 2 1 3
Дополните программу, чтобы она верно решала следующую задачу.

Дан ориентированный граф, в котором могут быть кратные ребра и петли. Каждое ребро имеет вес, выражающийся целым числом (возможно, отрицательным). Гарантируется, что циклы отрицательного веса отсутствуют.
Требуется посчитать длины кратчайших путей от вершины номер 1 до всех остальных вершин.
 
Входные данные
Программа получает сначала число N (1 <= N <= 100) – количество вершин графа и число M (0 <= M <= 10000) – количество ребер. В следующих строках идет M троек чисел, описывающих ребра: начало ребра, конец ребра и вес (вес – целое число от -100 до 100).
 
Выходные данные
Программа должна вывести N чисел – расстояния от вершины номер 1 до всех вершин графа. Если пути до соответствующей вершины не существует, вместо длины пути выведите число 30000.
 
Примеры
№ Входные данные Выходные данные
1
6 4
1 2 10
2 3 10
1 3 100
4 5 -10
0 10 20 30000 30000 30000 
Поделиться
Класснуть