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算法刷题【洛谷P1991 一本通YbtOJ1487】无线通讯网 北极通讯网络

信息学竞赛

2022-04-06

本题同时存在于,除输入数据的输入顺序外无任何区别,此处使用题目描述更详细的一本通的原题,洛谷题目思路完全相同,代码唯一区别会在注释中标明。

1487:【例 2】北极通讯网络

题目描述

原题来自:Waterloo University 2002

北极的某区域共有 nn 座村庄,每座村庄的坐标用一对整数 (x,yx,y) 表示。为了加强联系,决定在村庄之间建立通讯网络。通讯工具可以是无线电收发机,也可以是卫星设备。所有的村庄都可以拥有一部无线电收发机, 且所有的无线电收发机型号相同。但卫星设备数量有限,只能给一部分村庄配备卫星设备。

不同型号的无线电收发机有一个不同的参数 dd,两座村庄之间的距离如果不超过 dd 就可以用该型号的无线电收发机直接通讯,dd 值越大的型号价格越贵。拥有卫星设备的两座村庄无论相距多远都可以直接通讯。\n现在有 kk 台卫星设备,请你编一个程序,计算出应该如何分配这 kk 台卫星设备,才能使所拥有的无线电收发机的 dd 值最小,并保证每两座村庄之间都可以直接或间接地通讯。

例如,对于下面三座村庄:

其中 AB=10,BC=20,AC=10522.36|AB|=10,|BC|=20,|AC|=10 \sqrt{5}≈22.36

如果没有任何卫星设备或只有 11 台卫星设备 (k=0k=0k=1k=1),则满足条件的最小的 d=20d=20,因为 AABBBBCC 可以用无线电直接通讯;而 AACC 可以用 BB 中转实现间接通讯 (即消息从 AA 传到 BB,再从 BB 传到 CC);

如果有 22 台卫星设备 (k=2k=2),则可以把这两台设备分别分配给 BBCC ,这样最小的 dd 可取 1010,因为 AABB 之间可以用无线电直接通讯;BBCC 之间可以用卫星直接通讯;AACC 可以用 BB 中转实现间接通讯。

如果有 33 台卫星设备,则 A,B,CA,B,C 两两之间都可以直接用卫星通讯,最小的 dd 可取 00

输入格式

第一行为由空格隔开的两个整数 n,kn,k;\n第 2n+12∼n+1 行,每行两个整数,第 ii 行的 xi,yix_i,y_i​ 表示第 ii 座村庄的坐标 (xi,yix_i, y_i)。

输出格式

一个实数,表示最小的 dd 值,结果保留 22 位小数。

输入输出样例

In 1:

3 2
10 10
10 0
30 0

Out 1:

10.00

数据范围

对于全部数据,1n500,0x,y104,0k1001≤n≤500,0≤x,y≤10^4,0≤k≤100

题解

水题,不知道为什么花了我这么久时间

我一定没有摸鱼

显然,当卫星设备数为 0011 时,本题退化为最小生成树求最长边,这个大家应该都可以理解的对吧。

那么,如果这时候有 22 套卫星设备会怎样?这是比排队接水还简单的贪心了吧,就是把最小生成树中的最长边去掉,这个边连接的两个村庄之间用卫星设备,答案也就变成了最小生成树中第二长的边。

如果你一定要进一步证明,那么就这么想:

  • 这道题要求最大边最小 => 最小生成树
  • 卫星设备的作用是将多个连通图连通在一起,且不产生新的边
  • 为了继续保证最大边最小,这多个连通图也要是最小生成树才行
  • 最小生成树删去 k1k-1 条边变成 kk 个树,这 kk 个树也一定都是其中包含的点能组成的最小生成树
  • 进而地,最有情况就是在所有点组成的最小生成树的基础上再删掉 kk 条最长的边

可以总结规律了。kk 台卫星设备可以连接 kk 个最小生成树为一个整体,那么也就是说整个最小生成树可以少 kk 条边。少哪 kk 条边呢?自然是最长的 kk 条边。这样子一来,答案就是最小生成树中第 (n1)k(n - 1) - k 条边的长度,其中 n1n-1 就是最小生成树中边的个数。

由于题目数据实在是太水了,nn 才有 500500,完全没必要考虑堆优化。直接用裸模板就行。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int n, k, m[501][2];

struct Edge {
    double f, t, w;
} edge[250000], edges[501];  // edge是所有的边,edges记录所有加入了最小生成树的边
bool cmp(Edge a, Edge b) { return a.w < b.w; }

class bcj {  // 用类实现并查集可以省去全局变量冲突的烦恼,看起来更清爽
   public:
    int f[250000];
    void init(int n) {
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            f[i] = i;
        }
    }
    int find(int x) {
        while (f[x] != x) {
            f[x] = f[f[x]];
            x = f[x];
        }
        return x;
    }
    void merge(int x, int y) {
        int fx = find(x), fy = find(y);
        if (fx != fy) {
            f[fx] = fy;
        }
    }
};

int main() {
    cin >> n >> k;
    // cin >> k >> n;  // 提交洛谷用这一行
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        cin >> m[i][0] >> m[i][1];
    }
    int cnt = 0;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        for (int j = i + 1; j <= n; j++) {
            edge[++cnt].f = i;
            edge[cnt].t = j;
            edge[cnt].w =
                sqrt(pow(m[i][0] - m[j][0], 2) + pow(m[i][1] - m[j][1], 2));
        }
    }
    sort(edge + 1, edge + cnt + 1, cmp);
    bcj b;
    b.init(n);
    int cntt = 0;
    for (int i = 1; i <= cnt && cntt < n; i++) {
        if (b.find(edge[i].f) != b.find(edge[i].t)) {
            b.merge(edge[i].f, edge[i].t);
            edges[cntt++] = edge[i];
        }
    }
    if (k <= 1) {
        printf("%.2f\n", edges[cntt - 1].w);
    } else {
        printf("%.2f\n", edges[cntt - k].w);
    }
    return 0;
}

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