Description
给定一张 n 个点 m 条边的无向图,求无向图的严格次小生成树。
设最小生成树的边权之和为 sum,严格次小生成树就是指边权之和大于 sum 的生成树中最小的一个。
Input
第一行包含两个整数 n, m ( n ≤ 105 , m ≤ 3×105 )
接下来 m 行,每行包含三个整数 x, y, z,表示点 x 和点 y 之前存在一条边,边的权值为 z。
Output
一行一个数,表示严格次小生成树的边权和。(数据保证必定存在严格次小生成树)
Sample Input
5 6
1 2 1
1 3 2
2 4 3
3 5 4
3 4 3
4 5 6Sample Output
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LCA求次小生成树思路与步骤:
1.先用kruskal算法求出题目的最小生成树,并标记树边与非树边
2.建图:建立所有被标记过的,属于最小生成树的边
3.枚举添加每一条非树边并对应删去一条树边后得到的新生成树,从中更新出严格次小生成树的值。
4.在第3步中,假设添加的一条非树边连接的两个端点为a,b,记lca为a,b在最小生成树上的最近公共祖先。则对应删去的一条树边,应该为最小生成树上a到lca与b到lca两条路径上的最大边,删去最大边的目的是保证得到的新生成树尽可能小。
若两条路径中的最大边与a,b的边权相等,则删去次大边,以保证新生成树为严格次小生成树;
若两条路径上所有边都与a,b边权相等,即不存在次大边,则说明添加当前的非树边a,b并不能得到严格次小生成树,因此跳过该非树边a,b,继续枚举其它非树边。因为题目保证有解,所以一定可以在枚举其它非树边时得到严格次小生成树。
5.在第4步中,每当枚举添加一条连接a,b两个端点的非树边时,我们需要对应删除一条树边,即a到lac与b到lac两条路径上的最大边。联系倍增算法求lca,类似fa[j][k],我们定义两个数组:d1[j][k]与d2[j][k],分别表示当前节点j向上移动2^k层的路径上的最大边与次大边。
当k=0时:d1[j][k] = 结点j与其父节点的连边的权重,d2[j][k] = -0x3f3f3f3f;(因为向上移动一层只有一条边,不存在次大边,所以置d2[j][k]为负无穷)
当k>0时:因为2^k=2^(k-1) + 2^(k-1),即a向上移动2^k层,等价于a向上移动2^(k-1)层后再向上移动2^(k-1)层。因此记anc = fa[j][k-1]; distance[4] = {d1[j][k-1],d2[j][k-1],d1[anc][k-1],d2[anc][k-1]};则d1[j][k]与d2[j][k]分别为distance[4]中的最大值与次大值
全部代码如下:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define N 100020
#define M 300020
#define INF 0x3f3f3f3f
int n, m;
int per[N];
int fa[N][20], d1[N][20], d2[N][20];
int h[N], e[2 * M], w[2 * M], ne[2 * M], idx;
int depth[N];
struct Edge {
int a, b, c;
bool use = false;
bool operator < (const Edge &W)const {
return c < W.c;
}
}edge[M];
void add(int a, int b, int c) {
e[idx] = b, w[idx] = c, ne[idx] = h[a], h[a] = idx++;
e[idx] = a, w[idx] = c, ne[idx] = h[b], h[b] = idx++;
}
int find(int x) {
if (x != per[x])per[x] = find(per[x]);
return per[x];
}
long long kruskal() {
sort(edge, edge + m);
long long ans = 0;
int cnt = 0;
for (int i = 0; i < m; i++) {
int a = edge[i].a, b = edge[i].b, c = edge[i].c;
int fa = find(a), fb = find(b);
if (fa != fb) {
edge[i].use = true;
per[fa] = fb;
ans += c;
if (++cnt == n - 1)return ans;
}
}
}
void build() {
memset(h, -1, sizeof h);
for (int i = 0; i < m; i++)
if (edge[i].use)
add(edge[i].a, edge[i].b,edge[i].c);
}
void bfs() {
memset(depth, 0x3f, sizeof depth);
depth[0] = 0, depth[1] = 1;
int q[N], hh = 0, tt = -1;
q[++tt] = 1;
while (hh <= tt) {
int t = q[hh++];
for (int i = h[t]; i != -1; i = ne[i]) {
int j = e[i];
if (depth[j] > depth[t]) {
q[++tt] = j;
depth[j] = depth[t] + 1;
fa[j][0] = t;
d1[j][0] = w[i], d2[j][0] = -INF;
for (int k = 1; k <= 16; k++) {
int ans = fa[j][k - 1];
fa[j][k] = fa[ans][k - 1];
int distance[4] = { d1[j][k - 1],d2[j][k - 1],d1[ans][k - 1],d2[ans][k - 1] };
d1[j][k] = -INF, d2[j][k] = -INF;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
if (distance[i] > d1[j][k])
d2[j][k] = d1[j][k], d1[j][k] = distance[i];
else if (distance[i] < d1[j][k] && distance[i]>d2[j][k])
d2[j][k] = distance[i];
}
}
}
}
}
}
long long lac(int a, int b, int c) {
if (depth[a] < depth[b])swap(a, b);
int distance[N], cnt = 0;
for (int k = 16; k >= 0; k--)
if (depth[fa[a][k]] >= depth[b]) {
distance[cnt++] = d1[a][k];
distance[cnt++] = d2[a][k];
a = fa[a][k];
}
if(a!=b){
for (int k = 16; k >= 0; k--) {
if (fa[a][k] != fa[b][k]) {
distance[cnt++] = d1[a][k];
distance[cnt++] = d2[a][k];
distance[cnt++] = d1[b][k];
distance[cnt++] = d2[b][k];
a = fa[a][k];
b = fa[b][k];
}
}
distance[cnt++] = d1[a][0];
distance[cnt++] = d1[b][0];
}
int dist1 = -INF, dist2 = -INF;
for (int i = 0; i < cnt; i++) {
if (distance[i] > dist1)
dist2 = dist1, dist1 = distance[i];
else if (distance[i] < dist1 && distance[i] > dist2)
dist2 = distance[i];
}
if (dist1 != c)return c - dist1;
return c - dist2;
}
int a, b, c;
int main() {
scanf("%d%d", &n, &m);
for (int i = 0; i < m; i++) {
scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
edge[i] = { a,b,c,false };
}
for (int i = 1; i <= n; i++)per[i] = i;
long long sum = kruskal();
build();
bfs();
long long ans = 1e18;
for (int i = 0; i < m; i++)
if (!edge[i].use)
ans = min(ans, sum + lac(edge[i].a, edge[i].b, edge[i].c));
printf("%lld\n", ans);
return 0;
}