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  • MOCK PTS- 20231122 B – 迷失 – 强连通图所有环长度之最大公约数

    题意简述

    给定不含重边的有向图 $G$,设其邻接矩阵为 $A$,定义其元素的“加”为逻辑或,“乘”为逻辑与。问 $A^c,c=1,2,\cdots$ 在何时出现循环节($c=k$),以及最小循环节长度 $d$(即,$A^k=A^{k+d}$,$k,d$ 均最小)。

    题意转化

    在原图上,从 $u$ 出发,可用恰 $b$ 步走到 $v$,则在 $b$ 次迭代后的图上有有向边 $(u,v)$。问最少迭代多少次后图的形态出现循环节。

    强连通图的所有环环长的最大公约数

    任意找一点 $u$,只需考虑经过 $u$ 的所有环。

    考虑有一不经过 $u$ 的环,其长为 $a$;另有一经过所有点的环(本图强连通),其长为 $b$。则有 $\gcd(a,b,a+b)=\gcd(a,a+b)$。

    我们任意找一棵本图的搜索树。设其根为 $u$。设节点 $v$ 的深度为 $\newcommand\dep{\operatorname{dep}}\dep(v)$。设某经过 $u$ 的有限长度的环依次经过了非树边(横叉边、返祖边) $(v_1,w_1),(v_2,w_2),\cdots,(v_t,w_t)$。那么其环长在答案中可以被 $\gcd(|\dep(v_i)+1-\dep(w_i)|,i\in\{1,2,\cdots,t\})$ 取代。

    可得 $w_i$ 一定是 $v_{i+1}$ 的祖先。我们删去 $(v_1,w_1)$,得到另一个环;这环与原来环的长度差为 $\dep(w_1)-\dep(v_1)-1$。这两环均在答案中作出贡献;又由于 $\gcd(a,b)=\gcd(a,b-a)$,则我们将原来的环长等价替换为两个数:其一即 $|\dep(w_1)-\dep(v_1)-1|$,其二为现在的环长。再继续删除 $(v_2,w_2),\cdots$,便等价地换为 $t+1$ 个数。

    因此我们遍历一遍搜索树,就可以在 $\operatorname{O}(n\log n)$ 的时间内求出所有环环长之 $\gcd$。 (更多…)

  • 转载 – 欧几里得算法、裴蜀定理、扩展欧几里得算法、中国剩余定理和扩展中国剩余定理 – AH_ljq的洛谷博客