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問題 No.1326 ふたりのDominator
ユーザー koba-e964koba-e964
提出日時 2023-08-26 12:26:43
言語 Rust
(1.77.0 + proconio)
結果
AC  
実行時間 379 ms / 2,000 ms
コード長 10,803 bytes
コンパイル時間 18,573 ms
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最終ジャッジ日時 2024-12-25 08:13:48
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5,248 KB
testcase_11 AC 3 ms
5,248 KB
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31,656 KB
testcase_13 AC 291 ms
31,716 KB
testcase_14 AC 279 ms
31,716 KB
testcase_15 AC 295 ms
31,400 KB
testcase_16 AC 264 ms
30,244 KB
testcase_17 AC 228 ms
26,124 KB
testcase_18 AC 185 ms
26,564 KB
testcase_19 AC 158 ms
23,668 KB
testcase_20 AC 206 ms
47,604 KB
testcase_21 AC 297 ms
47,608 KB
testcase_22 AC 379 ms
51,976 KB
testcase_23 AC 266 ms
23,912 KB
testcase_24 AC 325 ms
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ソースコード

diff #

use std::io::{Write, BufWriter};
// https://qiita.com/tanakh/items/0ba42c7ca36cd29d0ac8
macro_rules! input {
    ($($r:tt)*) => {
        let stdin = std::io::stdin();
        let mut bytes = std::io::Read::bytes(std::io::BufReader::new(stdin.lock()));
        let mut next = move || -> String{
            bytes.by_ref().map(|r|r.unwrap() as char)
                .skip_while(|c|c.is_whitespace())
                .take_while(|c|!c.is_whitespace())
                .collect()
        };
        input_inner!{next, $($r)*}
    };
}

macro_rules! input_inner {
    ($next:expr) => {};
    ($next:expr,) => {};
    ($next:expr, $var:ident : $t:tt $($r:tt)*) => {
        let $var = read_value!($next, $t);
        input_inner!{$next $($r)*}
    };
}

macro_rules! read_value {
    ($next:expr, ( $($t:tt),* )) => { ($(read_value!($next, $t)),*) };
    ($next:expr, [ $t:tt ; $len:expr ]) => {
        (0..$len).map(|_| read_value!($next, $t)).collect::<Vec<_>>()
    };
    ($next:expr, usize1) => (read_value!($next, usize) - 1);
    ($next:expr, $t:ty) => ($next().parse::<$t>().expect("Parse error"));
}

// Lowest Common Ancestor. Call lca(x, y) to get the lca of them.
// Many-rooted version.
// Verified by: https://yukicoder.me/submissions/714482
// This library uses O(n) stack space. 
pub struct LCA {
    n: usize,
    bn: usize,
    parent: Vec<usize>, // r is root <=> parent[r] = r
    dep: Vec<usize>,
    lca_tbl: Vec<Vec<usize>>
}

impl LCA {
    fn dfs(&mut self, edges: &[Vec<usize>], v: usize, par: usize, d: usize) {
        self.parent[v] = par;
        self.dep[v] = d;
        for &u in edges[v].iter() {
            if u != par {
                self.dfs(edges, u, v, d + 1);
            }
        }
    }
    fn lca_init(&mut self) {
        let n = self.n;
        for v in 0 .. n {
            self.lca_tbl[v] = vec![0; self.bn + 1];
            self.lca_tbl[v][0] = self.parent[v];
        }
        for i in 1..self.bn + 1 {
            for v in 0..n {
                self.lca_tbl[v][i] =
                    self.lca_tbl[self.lca_tbl[v][i - 1]][i - 1];
            }
        }
    }
    pub fn lca(&self, mut x: usize, mut y: usize) -> usize {
        let dx = self.dep[x];
        let mut dy = self.dep[y];
        if dx > dy {
            return self.lca(y, x);
        }
        for l in (0..self.bn + 1).rev() {
            if dy - dx >= 1 << l {
                y = self.lca_tbl[y][l];
                dy -= 1 << l;
            }
        }
        assert_eq!(dx, dy);
        
        if x == y {
            return x;
        }
        for l in (0..self.bn + 1).rev() {
            if self.lca_tbl[x][l] != self.lca_tbl[y][l] {
	        x = self.lca_tbl[x][l];
	        y = self.lca_tbl[y][l];
            }
        }
        self.lca_tbl[x][0]
    }
    #[allow(unused)]
    pub fn depth(&self, a: usize) -> usize {
        self.dep[a]
    }
    #[allow(unused)]
    pub fn parent(&self, a: usize) -> usize {
        self.parent[a]
    }
    #[allow(unused)]
    pub fn ancestor(&self, v: usize, dist: usize) -> usize {
        let mut ans = v;
        for i in 0..self.bn + 1 {
            if (dist & 1 << i) != 0 {
                ans = self.lca_tbl[ans][i];
            }
        }
        ans
    }
    #[allow(unused)]
    pub fn child(&self, anc: usize, des: usize) -> usize {
        let x = self.dep[des] - self.dep[anc] - 1;
        let mut ans = des;
        for i in 0..self.bn + 1 {
            if (x & 1 << i) != 0 {
                ans = self.lca_tbl[ans][i];
            }
        }
        ans
    }
    pub fn new(edges: &[Vec<usize>], roots: &[usize]) -> Self {
        let n = edges.len();
        let bn = (n.next_power_of_two() - 1).count_ones() as usize;
        let mut ret = LCA {
            n: n, bn: bn, parent: vec![0; n], dep: vec![0; n],
            lca_tbl: vec![Vec::new(); n] };
        for &r in roots {
            ret.dfs(edges, r, r, 0);
        }
        ret.lca_init();
        ret
    }
}

// Ported from https://kokiymgch.hatenablog.com/entry/2018/03/21/174958

//tree index : [0, 1, ..., bc.size() - 1] -> component
//tree index : [bc.size(), bc.size() + 1, ..., bc.size() + art.size() - 1] -> articulation point
//cmp[index of edge] -> index of the node of the constructed tree
//cmp_node[index of node] -> -1 if it's not an articulation point, otherwise index of the node of the constructed tree
pub struct Bicomp {
    cmp: Vec<Option<usize>>,
    cmp_node: Vec<Option<usize>>,
    g: Vec<Vec<usize>>,
    e2i: std::collections::HashMap<(usize, usize), usize>,
    tree: Vec<Vec<usize>>,
}

impl Bicomp {
    fn dfs(
        u: usize, prev: usize,
        used: &mut [bool],
        ord: &mut [usize],
        low: &mut [usize],
        k: &mut usize,
        tmp: &mut Vec<(usize, usize)>,
        bc: &mut Vec<Vec<(usize, usize)>>,
        art: &mut Vec<usize>,
        g: &[Vec<usize>],
    ) {
        let n = g.len();
        used[u] = true;
        ord[u] = *k;
        *k += 1;
        low[u] = ord[u];
        let mut is_art = false;
        let mut cnt = 0;
        for &v in &g[u] {
            if v != prev {
                if ord[v] >= n || ord[v] < ord[u] {
                    tmp.push((std::cmp::min(u, v), std::cmp::max(u, v)))
                }
                if !used[v] {
                    cnt += 1;
                    Self::dfs(v, u, used, ord, low, k, tmp, bc, art, g);
                    low[u] = std::cmp::min(low[u], low[v]);
                    if prev < n && low[v] >= ord[u] {
                        is_art = true;
                    }
                    if low[v] >= ord[u] {
                        bc.push(vec![]);
                        loop {
                            let e = tmp.pop().unwrap();
                            let idx = bc.len() - 1;
                            bc[idx].push(e);
                            if (std::cmp::min(u, v), std::cmp::max(u, v)) == e {
                                break;
                            }
                        }
                    }
                } else {
                    low[u] = std::cmp::min(low[u], ord[v]);
                }
            }
        }
        if prev >= n && cnt > 1 {
            is_art = true;
        }
        if is_art {
            art.push(u);
        }
    }
    pub fn new(n: usize, edges: &[(usize, usize)]) -> Self {
        let m = edges.len();
        let mut g = vec![vec![]; n];
        let mut e2i = std::collections::HashMap::new();
        for i in 0..m {
            let (u, v) = edges[i];
            g[u].push(v);
            g[v].push(u);
            e2i.insert((std::cmp::min(u, v), std::cmp::max(u, v)), i);
        }
        let mut cmp_node = vec![None; n];
        let mut cmp = vec![None; m];
        let mut ord = vec![n; n];
        let mut low = vec![n; n];
        let mut used = vec![false; n];
        let mut bc = vec![];
        let mut art = vec![];
        let mut tmp = vec![];
        let mut k = 0;

        // build() in original
        Self::dfs(0, n, &mut used, &mut ord, &mut low, &mut k, &mut tmp, &mut bc, &mut art, &g);
        for i in 0..bc.len() {
            for &e in &bc[i] {
                let idx = e2i[&(std::cmp::min(e.0, e.1), std::cmp::max(e.1, e.0))];
                cmp[idx] = Some(i);
            }
        }
        let mut tree = vec![vec![]; bc.len() + art.len()];
        for i in 0..art.len() {
            let j = i + bc.len();
            cmp_node[art[i]] = Some(j);
            let u = art[i];
            let mut tmp = std::collections::HashSet::new();
            for &v in &g[u] {
                let t = cmp[e2i[&(std::cmp::min(u, v), std::cmp::max(v, u))]].unwrap();
                tmp.insert(t);
            }
            for v in tmp {
                tree[j].push(v);
                tree[v].push(j);
            }
        }
        Bicomp {
            cmp: cmp,
            cmp_node: cmp_node,
            g: g,
            e2i: e2i,
            tree: tree,
        }
    }
}

fn main() {
    // In order to avoid potential stack overflow, spawn a new thread.
    let stack_size = 104_857_600; // 100 MB
    let thd = std::thread::Builder::new().stack_size(stack_size);
    thd.spawn(|| solve()).unwrap().join().unwrap();
}

fn dfs(v: usize, par: usize, g: &[Vec<usize>], d: i64, dep: &mut [i64]) {
    dep[v] = d;
    for &w in &g[v] {
        if w == par { continue; }
        dfs(w, v, g, d + 1, dep);
    }
}

// https://yukicoder.me/problems/no/1326 (4)
// グラフが木であれば、(x と y の間にある頂点数) = (x と y の距離) - 1 なので簡単。
// 一般のグラフの場合、二重辺連結成分分解を行ってできた木の各頂点について、
// 元のグラフにおける寄与が 0, 1, 2 のいずれかである。
// これは、頂点数 1 の成分については木の頂点をそのままにし、頂点数が 2 以上である成分については
// 木における頂点を通るだけで距離が 1 増えるように、木の頂点を増幅させれば良い。
// それは元々の頂点を v としたとき v に接続する辺ごとに新しく頂点を作りそれぞれの辺と接続させ、
// それらと v を距離 0.5 で繋げばできる。
// Similar problems: https://yukicoder.me/problems/no/1983
// -> 間違い。二重辺連結成分分解ではなく二重頂点連結成分分解をする必要がある。
// これは関節点と結びつく概念である。他人のライブラリを拝借して AC。
fn solve() {
    let out = std::io::stdout();
    let mut out = BufWriter::new(out.lock());
    macro_rules! puts {($($format:tt)*) => (let _ = write!(out,$($format)*););}
    input! {
        n: usize, m: usize,
        uv: [(usize1, usize1); m],
        q: usize,
        xy: [(usize1, usize1); q],
    }
    let bct = Bicomp::new(n, &uv);
    let lca = LCA::new(&bct.tree, &[0]);
    let mut dep = vec![0; bct.tree.len()];
    dfs(0, bct.tree.len(), &bct.tree, 0, &mut dep);
    for (x, y) in xy {
        if x == y {
            puts!("0\n");
            continue;
        }
        let bx = if let Some(bx) = bct.cmp_node[x] {
            bx
        } else {
            let w = bct.g[x][0];
            let e = bct.e2i[&(std::cmp::min(x, w), std::cmp::max(x, w))];
            bct.cmp[e].unwrap()
        };
        let by = if let Some(by) = bct.cmp_node[y] {
            by
        } else {
            let w = bct.g[y][0];
            let e = bct.e2i[&(std::cmp::min(y, w), std::cmp::max(y, w))];
            bct.cmp[e].unwrap()
        };
        let l = lca.lca(bx, by);
        let mut dist = dep[bx] + dep[by] - 2 * dep[l];
        if bct.cmp_node[x].is_some() {
            dist -= 1;
        }
        if bct.cmp_node[y].is_some() {
            dist -= 1;
        }
        puts!("{}\n", dist / 2);
    }
}
0