銀河英雄傳說[第十九屆NOI (2002) 第一試試題一]

銀河英雄傳說[第十九屆NOI (2002) 第一試試題一]

“銀河英雄傳說”是NOI 2002第一試試題(編程題)。

題目

問題描述

公元五八○一年,地球居民遷移至金牛座 α 第二行星,在那裡發表銀河聯邦創立宣言,同年改元為宇宙曆元年,並開始向銀河系深處拓展。

宇宙歷七九九年,銀河系的兩大軍事集團在巴米利恩星域爆發戰爭。泰山壓頂集團派宇宙艦隊司令萊因哈特率領十萬餘艘戰艦出征,氣吞山河集團點名將楊威利組織麾下三萬艘戰艦迎敵。

楊威利擅長排兵布陣,巧妙運用各種戰術屢次以少勝多,難免恣生驕氣。在這次決戰中,他將巴米利恩星域戰場劃分成 30000 列,每列依次編號為 1, 2, …,30000。之後,他把自己的戰艦也依次編號為 1, 2, …, 30000,讓第 i 號戰艦處於第 i 列(i = 1, 2, …, 30000),形成“一字長蛇陣”,誘敵深入。這是初始陣形。當進犯之敵到達時,楊威利會多次發布合併指令,將大部分戰艦集中在某幾列上,實施密集攻擊。合併指令為 M i j,含義為讓第 i 號戰艦所在的整個戰艦佇列,作為一個整體(頭在前尾在後)接至第 j 號戰艦所在的戰艦佇列的尾部。顯然戰艦佇列是由處於同一列的一個或多個戰艦組成的。合併指令的執行結果會使佇列增大。

然而,老謀深算的萊因哈特早已在戰略上取得了主動。在交戰中,他可以通過龐大的情報網路隨時監聽楊威利的艦隊調動指令。在楊威利發布指令調動艦隊的同時,萊因哈特為了及時了解當前楊威利的戰艦分布情況,也會發出一些詢問指令:C i j。該指令意思是,詢問電腦,楊威利的第 i 號戰艦與第 j 號戰艦當前是否在同一列中,如果在同一列中,那么它們之間布置有多少戰艦。

作為一個資深的高級程式設計員,你被要求編寫程式分析楊威利的指令,以及回答萊因哈特的詢問。

最終的決戰已經展開,銀河的歷史又翻過了一頁……

輸入檔案

輸入檔案 galaxy.in 的第一行有一個整數 T(1<=T<=500,000),表示總共有 T條指令。

以下有 T 行,每行有一條指令。指令有兩種格式:

M i j :i 和 j 是兩個整數(1<=i , j<=30000),表示指令涉及的戰艦編號。

該指令是萊因哈特竊聽到的楊威利發布的艦隊調動指令,並且保證第 i 號戰艦與第 j 號戰艦不在同一列。

C i j :i 和 j 是兩個整數(1<=i , j<=30000),表示指令涉及的戰艦編號。 該指令是萊因哈特發布的詢問指令。

1.

M i j :i 和 j 是兩個整數(1<=i , j<=30000),表示指令涉及的戰艦編號。

該指令是萊因哈特竊聽到的楊威利發布的艦隊調動指令,並且保證第 i 號戰艦與第 j 號戰艦不在同一列。

2.

C i j :i 和 j 是兩個整數(1<=i , j<=30000),表示指令涉及的戰艦編號。 該指令是萊因哈特發布的詢問指令。

輸出檔案

輸出檔案為 galaxy.out。你的程式應當依次對輸入的每一條指令進行分析和處理:

如果是楊威利發布的艦隊調動指令,則表示艦隊排列發生了變化,你的程式要注意到這一點,但是不要輸出任何信息;

如果是萊因哈特發布的詢問指令,你的程式要輸出一行,僅包含一個整數,表示在同一列上,第 i 號戰艦與第 j 號戰艦之間布置的戰艦數目。如果第 i 號戰

艦與第 j 號戰艦當前不在同一列上,則輸出-1。

樣例輸入

4

M 2 3

C 1 2

M 2 4

C 4 2

樣例輸出

-1

1

樣例說明

戰艦位置圖:表格中阿拉伯數字表示戰艦編號

第一列第二列第三列第四列……
初始時1234……
M 2 31 3
2
4……
C 1 2 1 號戰艦與 2 號戰艦不在同一列,因此輸出-1
M 2 41 4 3 2 ……
C 4 24 號戰艦與 2 號戰艦之間僅布置了一艘戰艦,編號為 3,輸出 1

題目分析

本題是並查集的典型套用。

由於數據量不是很大,而且題目要求第i號戰艦所在的整個戰艦佇列,作為一個整體(頭在前尾在後)接至第j號戰艦所在的戰艦佇列的尾部。所以我們應該使用並查集的普通查找和合併的算法,即不能進行路徑壓縮,也不是按大小求並。

此外,普通的並查集的根結點存儲的是整棵樹的大小的相反數,而本題目要求知道每列艦隊的隊尾序號,所以在本題中要設根結點的值為本佇列隊尾序號的相反數,每個結點初始化為自身序號的相反數。

尋找根結點的算法與普通並查集的算法相同,但合併算法略有區別:

題目要求將第posI號戰艦所在的整個戰艦佇列,作為一個整體(頭在前尾在後)接至第posJ號戰艦所在的戰艦佇列的尾部,所以我們必須先分別找到posI和posJ的根結點fI和fJ,然後找到fJ的尾結點rear = -father[fJ],再令father[fJ] = father[fI],把fI的尾結點作為fJ的尾結點,最後令father[fI] = rear,把fI接在fJ的隊尾,完成合併操作。

至於查詢指令,我們先要找到posI的根結點fI,然後找到fJ的尾結點rear = -father[fJ],再從rear開始往上查找posI和posJ。

需要注意的是posI不一定在posJ的後面,所以我們有可能先找到posJ,如果是這樣的話我們修改posJ的值,使其等於posI,然後繼續尋找posJ,直到遍歷完整棵樹。

C++代碼

Pascal

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