1 条题解

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    @ 2026-8-31 0:41:12

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    本题出处为 CSP-S 2021 T4,具有相当的水准与价值。

    本篇题解部分借鉴于 Alex_Wei,在此鸣谢;没有他的博客,我现在就不可能会最短路求最小割

    题意较清晰,为求一张网格图的最小割变式。

    k=2k = 2 时,弱化为经典“狼抓兔子”,平面图最小割转对偶图最短路。对偶图的每条边设与其对偶边权值相等,两关键点之间的最短路即为所求。

    下图给出了一个例子,其中所有的点都被划分为红色和黄色(将两射线分别看成源点和汇点),青色的边即为两端颜色不一的边。可以看到,转化为对偶图之后,原平面图的最小割就是转化后对偶图的最短路。

    k>2k > 2 时,网格图之外的关键点数量增多了,原问题得到强化,类似于 k=2k = 2 时的做法,假设我们现在已经完成对偶图的转化,原本的的网格外面会多出 kk 个关键点,每个关键点两侧有两条射线。设 LiL_i 为第 ii 个点逆时针方向的射线颜色,RiR_i 同理为顺时针方向。

    可以先对这 kk 个点进行精简,注意到,当 Li=RiL_i = R_i 时,可贪心地直接忽略这个点,因为它两边的射线颜色一致,没有必要在中间进行划分,这只会让答案不优。

    这样操作之后,余下的点的 (Li,Ri)(L_i, R_i) 一定是 (0,1)(0, 1)(1,0)(1, 0) 交替出现的一个环,我们在两两点之间连线,路径经过的所有边颜色不同,这样,每一种匹配方案就都对应一种划分方案。

    在匹配过程中,注意到性质:最优划分中任意两点的匹配不会相交。考虑这样有六个点的环,有如下相交与不相交两种情况,把中间这个结去掉,答案一定不会更劣。

    最后我们就能类似于括号匹配那样区间 DP。这个转化和 [春季测试 2023] 圣诞树 有异曲同工之妙啊(赞赏),都是得出连线不会相交的性质然后区间 DP。

    本题码量较大,实现有很多细节。

    #include <bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    using pii = pair<int, int>;
    
    constexpr int N = 3e5 + 5, S = 2e3 + 5, K = 1e2 + 5, INF = 0x3f3f3f3f;
    int n, m, T;
    int hed[N], nxt[N << 2], rch[N << 2], val[N << 2], idx;
    void link(int u, int v, int w)
    {
        nxt[++idx] = hed[u], hed[u] = idx, rch[idx] = v, val[idx] = w;
        nxt[++idx] = hed[v], hed[v] = idx, rch[idx] = u, val[idx] = w;
    }
    
    int ori, poi[N];
    int trs(int i, int j) { return (m + 1) * i + j; }
    void input() // 读入部分,将整张图转化为对偶图
    {
        cin >> n >> m >> T;
        for (int i = 1, w, p; i < n; i++)
            for (int j = 1; j <= m; j++)
                p = trs(i, j - 1), cin >> w, link(p, p + 1, w);
        for (int i = 1, w, p; i <= n; i++)
            for (int j = 1; j < m; j++)
                p = trs(i - 1, j), cin >> w, link(p, p + m + 1, w);
        for (int i = 1; i <= (n + m) << 1; i++)
            if (i <= m)
                poi[i] = trs(0, i - 1);
            else if (i <= m + n)
                poi[i] = trs(i - m - 1, m);
            else if (i <= 2 * m + n)
                poi[i] = trs(n, 2 * m + n + 1 - i);
            else
                poi[i] = trs(2 * m + 2 * n + 1 - i, 0);
        ori = idx; // 记录原图(没有任何附加点时的边数),方便还原
    }
    int dis[N];
    void dijkstra(const vector<int> &outer)
    {
        memset(dis, 0x3f, sizeof(dis));
        priority_queue<pii, vector<pii>, greater<>> q;
        for (int u : outer)
            q.emplace(dis[u] = 0, u);
        while (!q.empty())
        {
            int pre = q.top().first, u = q.top().second;
            q.pop();
            if (pre != dis[u])
                continue;
            for (int e = hed[u]; e; e = nxt[e])
            {
                int v = rch[e], cur = pre + val[e];
                if (dis[v] > cur)
                    q.emplace(dis[v] = cur, v);
            }
        }
    }
    int col[S], cst[S], k;
    int w[K][K], f[K][K];
    void solve()
    {
        // 清空上一次的询问
        for (int i = 0; i < (n + 1) * (m + 1); i++)
            while (hed[i] > ori)
                hed[i] = nxt[hed[i]];
        idx = ori;
    
        memset(col, -1, sizeof(col)), memset(cst, 0, sizeof(cst)), cin >> k;
        for (int i = 1, w, p, c; i <= k; i++)
            cin >> w >> p >> c, col[p] = c, cst[p] = w;
        for (int i = 1; i <= (n + m) << 1; i++)
            if (i <= m)
                link(poi[i], poi[i] + 1, cst[i]);
            else if (i <= m + n)
                link(poi[i], poi[i] + m + 1, cst[i]);
            else if (i <= 2 * m + n)
                link(poi[i], poi[i] - 1, cst[i]);
            else
                link(poi[i], poi[i] - m - 1, cst[i]);
    
        vector<vector<int>> outer;
        int fir = 0, lst = 0;
        for (int i = 1; i <= (n + m) << 1; i++) // 开始转圈
        {
            if (col[i] == -1)
                continue;
            if (!fir)
                fir = i;
            else if (col[lst] != col[i])
            {
                vector<int> inner;
                for (int j = lst + 1; j <= i; j++)
                    inner.emplace_back(poi[j]);
                outer.emplace_back(inner);
            }
            lst = i;
        }
        if (col[lst] != col[fir])
        {
            vector<int> inner;
            for (int i = lst + 1; i <= (n + m) << 1; i++)
                inner.emplace_back(poi[i]);
            for (int i = 1; i <= fir; i++)
                inner.emplace_back(poi[i]);
            outer.emplace_back(inner);
        }
        if (outer.empty()) // k 为 1 或全部消完,不需要代价
            return cout << "0\n", void();
    
        // 预处理两点之间最短路
        memset(w, 0x3f, sizeof(w)), memset(f, 0x3f, sizeof(f)), k = outer.size();
        for (int i = 0; i < k; i += 2)
        {
            dijkstra(outer[i]);
            for (int j = 0; j < k; j++)
            {
                for (int u : outer[j])
                    w[i][j] = min(w[i][j], dis[u]);
                w[j][i] = w[i][j];
            }
        }
    
        // 区间 DP,简单的破环成链
        for (int i = 0; i < k; i++)
            for (int j = 0; j < k; j++)
                w[i + k][j] = w[i][j + k] = w[i + k][j + k] = w[i][j];
        for (int i = 1; i <= k << 1; i++)
            f[i][i - 1] = 0;
        for (int i = 2; i <= k; i++)
            for (int l = 1; l <= (k << 1) - i + 1; l++)
            {
                int r = l + i - 1;
                f[l][r] = f[l + 1][r - 1] + w[l][r];
                for (int x = l + 1; x < r; x += 2)
                    f[l][r] = min(f[l][r], f[l][x] + f[x + 1][r]);
            }
        int ans = INF;
        for (int i = 0; i < k; i++)
            ans = min(ans, f[i][i + k - 1]);
        cout << ans << '\n';
    }
    signed main()
    {
        ios::sync_with_stdio(false), cin.tie(nullptr), cout.tie(nullptr);
        input();
    
        while (T--)
            solve();
        return 0;
    }
    
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    ID
    2023
    时间
    3000ms
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    512MiB
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