#668066 (C++17) No.1553 Lovely City

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問題	No.1553 Lovely City
ユーザー	iiljj
提出日時	2021-06-18 23:19:58
言語	C++17 (gcc 12.3.0 + boost 1.83.0)
結果	RE
実行時間	-
コード長	14,277 bytes
コンパイル時間	2,467 ms
コンパイル使用メモリ	181,016 KB
実行使用メモリ	58,612 KB
最終ジャッジ日時	2023-09-05 00:14:21
合計ジャッジ時間	26,693 ms
ジャッジサーバーID （参考情報）	judge14 / judge13
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入力	結果	実行時間実行使用メモリ
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ソースコード

raw source code
/* #region Head */

// #include <bits/stdc++.h>
#include <algorithm>
#include <array>
#include <bitset>
#include <cassert> // assert.h
#include <cmath>   // math.h
#include <cstring>
#include <ctime>
#include <deque>
#include <fstream>
#include <functional>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <list>
#include <map>
#include <memory>
#include <numeric>
#include <queue>
#include <random>
#include <set>
#include <sstream>
#include <stack>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <unordered_set>
#include <vector>
using namespace std;

using ll = long long;
using ull = unsigned long long;
using ld = long double;
using pll = pair<ll, ll>;
template <class T> using vc = vector<T>;
template <class T> using vvc = vc<vc<T>>;
using vll = vc<ll>;
using vvll = vvc<ll>;
using vld = vc<ld>;
using vvld = vvc<ld>;
using vs = vc<string>;
using vvs = vvc<string>;
template <class T, class U> using um = unordered_map<T, U>;
template <class T> using pq = priority_queue<T>;
template <class T> using pqa = priority_queue<T, vc<T>, greater<T>>;
template <class T> using us = unordered_set<T>;

#define TREP(T, i, m, n) for (T i = (m), i##_len = (T)(n); i < i##_len; ++(i))
#define TREPM(T, i, m, n) for (T i = (m), i##_max = (T)(n); i <= i##_max; ++(i))
#define TREPR(T, i, m, n) for (T i = (m), i##_min = (T)(n); i >= i##_min; --(i))
#define TREPD(T, i, m, n, d) for (T i = (m), i##_len = (T)(n); i < i##_len; i += (d))
#define TREPMD(T, i, m, n, d) for (T i = (m), i##_max = (T)(n); i <= i##_max; i += (d))

#define REP(i, m, n) for (ll i = (m), i##_len = (ll)(n); i < i##_len; ++(i))
#define REPM(i, m, n) for (ll i = (m), i##_max = (ll)(n); i <= i##_max; ++(i))
#define REPR(i, m, n) for (ll i = (m), i##_min = (ll)(n); i >= i##_min; --(i))
#define REPD(i, m, n, d) for (ll i = (m), i##_len = (ll)(n); i < i##_len; i += (d))
#define REPMD(i, m, n, d) for (ll i = (m), i##_max = (ll)(n); i <= i##_max; i += (d))
#define REPI(itr, ds) for (auto itr = ds.begin(); itr != ds.end(); itr++)
#define REPIR(itr, ds) for (auto itr = ds.rbegin(); itr != ds.rend(); itr++)
#define ALL(x) begin(x), end(x)
#define SIZE(x) ((ll)(x).size())
#define PERM(c)                                                                                                        \
    sort(ALL(c));                                                                                                      \
    for (bool c##p = 1; c##p; c##p = next_permutation(ALL(c)))
#define UNIQ(v) v.erase(unique(ALL(v)), v.end());
#define CEIL(a, b) (((a) + (b)-1) / (b))

#define endl '\n'

constexpr ll INF = 1'010'000'000'000'000'017LL;
constexpr int IINF = 1'000'000'007LL;
constexpr ll MOD = 1'000'000'007LL; // 1e9 + 7
// constexpr ll MOD = 998244353;
constexpr ld EPS = 1e-12;
constexpr ld PI = 3.14159265358979323846;

template <typename T> istream &operator>>(istream &is, vc<T> &vec) { // vector 入力
    for (T &x : vec) is >> x;
    return is;
}
template <typename T> ostream &operator<<(ostream &os, const vc<T> &vec) { // vector 出力 (for dump)
    os << "{";
    REP(i, 0, SIZE(vec)) os << vec[i] << (i == i_len - 1 ? "" : ", ");
    os << "}";
    return os;
}
template <typename T> ostream &operator>>(ostream &os, const vc<T> &vec) { // vector 出力 (inline)
    REP(i, 0, SIZE(vec)) os << vec[i] << (i == i_len - 1 ? "\n" : " ");
    return os;
}

template <typename T, size_t _Nm> istream &operator>>(istream &is, array<T, _Nm> &arr) { // array 入力
    REP(i, 0, SIZE(arr)) is >> arr[i];
    return is;
}
template <typename T, size_t _Nm> ostream &operator<<(ostream &os, const array<T, _Nm> &arr) { // array 出力 (for dump)
    os << "{";
    REP(i, 0, SIZE(arr)) os << arr[i] << (i == i_len - 1 ? "" : ", ");
    os << "}";
    return os;
}

template <typename T, typename U> istream &operator>>(istream &is, pair<T, U> &pair_var) { // pair 入力
    is >> pair_var.first >> pair_var.second;
    return is;
}
template <typename T, typename U> ostream &operator<<(ostream &os, const pair<T, U> &pair_var) { // pair 出力
    os << "(" << pair_var.first << ", " << pair_var.second << ")";
    return os;
}

// map, um, set, us 出力
template <class T> ostream &out_iter(ostream &os, const T &map_var) {
    os << "{";
    REPI(itr, map_var) {
        os << *itr;
        auto itrcp = itr;
        if (++itrcp != map_var.end()) os << ", ";
    }
    return os << "}";
}
template <typename T, typename U> ostream &operator<<(ostream &os, const map<T, U> &map_var) {
    return out_iter(os, map_var);
}
template <typename T, typename U> ostream &operator<<(ostream &os, const um<T, U> &map_var) {
    os << "{";
    REPI(itr, map_var) {
        auto [key, value] = *itr;
        os << "(" << key << ", " << value << ")";
        auto itrcp = itr;
        if (++itrcp != map_var.end()) os << ", ";
    }
    os << "}";
    return os;
}
template <typename T> ostream &operator<<(ostream &os, const set<T> &set_var) { return out_iter(os, set_var); }
template <typename T> ostream &operator<<(ostream &os, const us<T> &set_var) { return out_iter(os, set_var); }
template <typename T> ostream &operator<<(ostream &os, const pq<T> &pq_var) {
    pq<T> pq_cp(pq_var);
    os << "{";
    if (!pq_cp.empty()) {
        os << pq_cp.top(), pq_cp.pop();
        while (!pq_cp.empty()) os << ", " << pq_cp.top(), pq_cp.pop();
    }
    return os << "}";
}

void pprint() { cout << endl; }
template <class Head, class... Tail> void pprint(Head &&head, Tail &&...tail) {
    cout << head;
    if (sizeof...(Tail) > 0) cout << ' ';
    pprint(move(tail)...);
}

// dump
#define DUMPOUT cerr
void dump_func() { DUMPOUT << endl; }
template <class Head, class... Tail> void dump_func(Head &&head, Tail &&...tail) {
    DUMPOUT << head;
    if (sizeof...(Tail) > 0) DUMPOUT << ", ";
    dump_func(move(tail)...);
}

// chmax (更新「される」かもしれない値が前)
template <typename T, typename U, typename Comp = less<>> bool chmax(T &xmax, const U &x, Comp comp = {}) {
    if (comp(xmax, x)) {
        xmax = x;
        return true;
    }
    return false;
}

// chmin (更新「される」かもしれない値が前)
template <typename T, typename U, typename Comp = less<>> bool chmin(T &xmin, const U &x, Comp comp = {}) {
    if (comp(x, xmin)) {
        xmin = x;
        return true;
    }
    return false;
}

// ローカル用
#ifndef ONLINE_JUDGE
#define DEBUG_
#endif

#ifdef DEBUG_
#define DEB
#define dump(...)                                                                                                      \
    DUMPOUT << "  " << string(#__VA_ARGS__) << ": "                                                                    \
            << "[" << to_string(__LINE__) << ":" << __FUNCTION__ << "]" << endl                                        \
            << "    ",                                                                                                 \
        dump_func(__VA_ARGS__)
#else
#define DEB if (false)
#define dump(...)
#endif

#define VAR(type, ...)                                                                                                 \
    type __VA_ARGS__;                                                                                                  \
    cin >> __VA_ARGS__;

template <typename T> istream &operator,(istream &is, T &rhs) { return is >> rhs; }
template <typename T> ostream &operator,(ostream &os, const T &rhs) { return os << ' ' << rhs; }

struct AtCoderInitialize {
    static constexpr int IOS_PREC = 15;
    static constexpr bool AUTOFLUSH = false;
    AtCoderInitialize() {
        ios_base::sync_with_stdio(false), cin.tie(nullptr), cout.tie(nullptr);
        cout << fixed << setprecision(IOS_PREC);
        if (AUTOFLUSH) cout << unitbuf;
    }
} ATCODER_INITIALIZE;

void Yn(bool p) { cout << (p ? "Yes" : "No") << endl; }
void YN(bool p) { cout << (p ? "YES" : "NO") << endl; }

/* #endregion */

// #include <atcoder/all>
// using namespace atcoder;

/* #region UnionFindWithGroupVal */

template <typename T> struct UnionFindWithGroupVal {
    using F = function<void(T &, T &)>; // 要素と要素をマージする関数．chmax とか．左が大きいグループ．

    ll _groupcount; // グループ数
    vc<ll> parent;  // 各要素の直接の親リスト，親がいないときは自分自身を指す
    vc<ll> gsize; // 各要素が根である場合，その要素が属するグループの要素数 (root 要素のみ有効な値を持つ)
    vc<T> groupval;
    F f;

    // コンストラクタ
    UnionFindWithGroupVal() {}
    // コンストラクタ，要素数 n の UnionFind 木を構築する
    UnionFindWithGroupVal(ll n, F f, T ti) : _groupcount(n), parent(n), gsize(n, 1), groupval(n, ti), f(f) {
        iota(ALL(parent), 0LL);
    }

    // x の属する部分木の根要素を返す
    ll find(ll x) {
        if (x == parent[x]) return x;
        return parent[x] = find(parent[x]); // 経路圧縮
    }

    // x と y が同じグループかどうか判定する
    bool same(ll x, ll y) { return find(x) == find(y); }

    // x と y を同じグループにする
    void unite(ll x, ll y) {
        ll rx = find(x); // x の属するグループの根
        ll ry = find(y); // y の属するグループの根
        if (rx == ry)    // unite 済
            return;
        // assert(x != y)
        if (gsize[rx] < gsize[ry]) swap(rx, ry);
        // assert(gsize[x] > gsize[y]); // x 側の木の方が大きい

        gsize[rx] += gsize[ry]; // x を根とする1つのグループに統合
        parent[ry] = rx;        // ry 以下の木を rx 配下に接続する
        // groupval[rx] = f(groupval[rx], groupval[ry]);
        f(groupval[rx], groupval[ry]);
        _groupcount--;
    }

    // x が属するグループの要素数を返す
    ll size(ll x) { return gsize[find(x)]; }

    // 全体のグループ数を返す
    ll count() const { return _groupcount; }

    void update(ll idx, T val) {
        ll par = find(idx);
        // groupval[par] = f(groupval[par], val);
        f(groupval[par], val);
    }

    T &query(ll idx) { return groupval[find(idx)]; }
};

/* #endregion */

/* #region Graph */

// エッジ（本来エッジは双方向だが，ここでは単方向で管理）
template <class weight_t = int, class flow_t = int> struct Edge {
    ll src;          // エッジ始点となる頂点
    ll dst;          // エッジ終点となる頂点
    weight_t weight; // 重み
    flow_t cap;
    Edge() : src(0), dst(0), weight(0) {}
    Edge(ll src, ll dst, weight_t weight) : src(src), dst(dst), weight(weight) {}
    Edge(ll src, ll dst, weight_t weight, flow_t cap) : src(src), dst(dst), weight(weight), cap(cap) {}
    // Edge 標準出力
    friend ostream &operator<<(ostream &os, Edge &edge) {
        os << "(" << edge.src << " -> " << edge.dst << ", " << edge.weight << ")";
        return os;
    }
};
// 同じ頂点を始点とするエッジ集合
template <class weight_t = int, class flow_t = int> class Node : public vc<Edge<weight_t, flow_t>> {
  public:
    ll idx;
    Node() : vc<Edge<weight_t, flow_t>>() {}
    // void add(int a, int b, weight_t w, flow_t cap) { this->emplace_back(a, b, w, cap); };
};
// graph[i] := 頂点 i を始点とするエッジ集合
template <class weight_t = int, class flow_t = int> class Graph : public vc<Node<weight_t, flow_t>> {
  public:
    Graph() : vc<Node<weight_t, flow_t>>() {}
    Graph(int n) : vc<Node<weight_t, flow_t>>(n) { REP(i, 0, n)(*this)[i].idx = i; }
    // 単方向
    void add_arc(int a, int b, weight_t w = 1, flow_t cap = 1) { (*this)[a].emplace_back(a, b, w, cap); }
    // 双方向
    void add_edge(int a, int b, weight_t w = 1, flow_t cap = 1) { add_arc(a, b, w, cap), add_arc(b, a, w, cap); }
};
// using Array = vc<Weight>;
// using Matrix = vc<Array>;

/* #endregion */

// Problem
void solve() {
    VAR(ll, n, m);
    vc<int> u(m), v(m);
    REP(i, 0, m) {
        cin >> u[i], v[i];
        --u[i], --v[i];
    }

    auto merge = [](set<int> &a, set<int> &b) -> void { a.merge(b); }; // a が大きい方のグループ
    UnionFindWithGroupVal<set<int>> uf(n, merge, set<int>());
    TREP(int, i, 0, m) {
        uf.unite(u[i], v[i]);
        set<int> up;
        up.insert(i);
        uf.update(uf.find(u[i]), up);
    }

    set<ll> used;
    ll cnt = 0;
    vc<pll> pairs;
    REP(i, 0, n) {
        ll root = uf.find(i);
        if (used.count(root)) continue;
        used.insert(root);
        set<int> &stn = uf.query(root);

        ll sz = uf.size(root);
        vll nodes;
        for (int j : stn) {
            nodes.push_back(u[j]);
            nodes.push_back(v[j]);
        }
        sort(ALL(nodes));
        UNIQ(nodes);

        map<int, int> node2idx;
        REP(j, 0, sz) node2idx[nodes[j]] = j;

        // グラフ構築+入次数を数える
        // map<int, int> in;
        vll h(sz, 0); // 入ってくるエッジの本数
        Graph<> graph(sz);
        for (int j : stn) {
            graph.add_arc(node2idx[u[j]], node2idx[v[j]]); //
            h[node2idx[v[j]]]++;
        }

        // ソースになるノードを探す
        stack<ll> st;
        REP(j, 0, sz) if (h[j] == 0) st.push(j);

        vll ans;
        ans.reserve(sz);
        while (st.size()) {
            ll node_idx = st.top();
            st.pop();
            ans.push_back(node_idx);
            for (Edge<> &edge : graph[node_idx]) {
                h[edge.dst]--;
                if (h[edge.dst] == 0) st.push(edge.dst);
            }
        }

        // assert(*max_element(ALL(h)) == 0); // DAG なら，h はすべて 0 になっている
        if (*max_element(ALL(h)) == 0) {
            // DAG
            // dump(ans);
            cnt += (sz - 1);
            REP(i, 0, sz - 1) {
                pairs.emplace_back(nodes[ans[i]], nodes[ans[i + 1]]); //
            }
        } else {
            // circle にする
            cnt += sz;
            REP(i, 0, sz) {
                pairs.emplace_back(nodes[i], nodes[(i + 1) % sz]); //
            }
        }
    }
    // dump(cnt, pairs);
    pprint(cnt);
    REP(i, 0, cnt) {
        pprint(pairs[i].first+1, pairs[i].second+1); //
    }
}

// entry point
int main() {
    solve();
    return 0;
}
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結果

テストケース

ソースコード
