HDU 4305 无向连通图的生成树个数 矩阵行列式取模

时间:2022-08-23 12:38:39

题意:给出n个人和他们的坐标,闪电随机劈到一个机器人,在他周围的与他距离不超过r的机器人会被传播,但是三点共线的情况只能传染最近的那个,传染后的有多少种情况。

也就是无相连通图的生成树的个数。

对于一个无向连通图来说,它可能有很多生成树,那么如何求得它的生成树个数呢?
首先给出一个非常一般的计算方法 -- 矩阵行列式法

对于任何一个顶点数为n的无向连通图,我们列出一个矩阵。

矩阵的规则是:
1、在主对角线上的元素为此节点的度数
2、对于其他位置上的元素Matrix(i,j) { i != j },
   (1) 如果节点i和节点j连通,则Matrix(i,j)的值为-k,其中k值为节点i到节点j的平行边个数。如果此图是一个简单图,即任意两点间不存在平行边,那么这个值就为-1.
   (2) 但如果节点i和节点j根本不连通,则Matrix(i,j)的值为0。
这样的一个矩阵Matrix就会很容易的用O(n^2)的复杂度建立。接下来如何求得这个无向连通图的生成树个数呢。
直接给出定理:
撤去任意一个节点的信息,求出剩下的(n-1)*(n-1)矩阵的行列式,此值即为这个无向连通图的生成树个数。复杂度为O(n^3)

#include <iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define maxn 305
int a[maxn][maxn],x[maxn],MOD;
int map[maxn][maxn];
int gauss(int r, int c)
{
    bool flag=false;
    int coe=1;
    int i=0,t=0;
    for(int j=0; j<c; ++j)
    {
        int index=i;
        for(int k=i; k<r; ++k)
            if(a[k][j]>0)
            {
                index=k;
                break;
            }
        if(a[index][j])
        {
            if(index != i)
            {
                for(int k=j; k<c; ++k)
                    swap(a[i][k],a[index][k]);
                flag = !flag;
            }
            for(int k=i+1; k<r; ++k)
                if(a[k][j])
                {
                    coe=(coe*a[i][j])%MOD;
                    ++ t;
                    for(int l=c-1; l>=j; --l)
                    {
                        a[k][l]=(a[k][l]*a[i][j]-a[i][l]*a[k][j])%MOD;
                        if(a[k][l]<0)
                            a[k][l]+=MOD;
                    }
                }
            ++i;
        }
    }
    for(i=1; i<MOD; ++i)
        if((coe*i)%MOD==1)
            break;
    int result=i;
    for(i=0; i<r; ++i)
        result=(result*a[i][i])%MOD;
    if(flag)
        result =MOD-result;
    return result;
}
struct point
{
    int x,y;
};
inline int dis(point a,point b)
{
    return (a.x-b.x)*(a.x-b.x)+(a.y-b.y)*(a.y-b.y);
}
inline int Direction(point pi,point pj,point pk) //判断向量PiPj在向量PiPk的顺逆时针方向 +顺-逆0共线
{
    return (pj.x-pi.x)*(pk.y-pi.y)-(pk.x-pi.x)*(pj.y-pi.y);
}
inline bool On_Segment(point pi,point pj,point pk)
{
    if(pk.x>=min(pi.x,pj.x)&&pk.x<=max(pi.x,pj.x)&&pk.y>=min(pi.y,pj.y)&&pk.y<=max(pi.y,pj.y))
        return 1;
    return 0;
}
int main()
{
    MOD=10007;
    point data[maxn];
    int n,r,t;
    scanf("%d",&t);
    while(t--)
    {
        scanf("%d%d",&n,&r);
        r*=r;
        memset(a,0,sizeof(a));
        memset(map,0,sizeof(map));
        for(int i=0; i<n; i++)
            scanf("%d%d",&data[i].x,&data[i].y);
        for(int i=0; i<n; i++)
            for(int j=i+1; j<n; j++)
                if(dis(data[i],data[j])<=r)
                    map[i][j]=1,map[j][i]=1;
        for(int i=0; i<n; i++)
            for(int j=i+1; j<n; j++)
                for(int k=0; k<n; k++)
                    if(j!=k&&i!=k&&Direction(data[i],data[j],data[k])==0&&On_Segment(data[i],data[j],data[k]))
                        map[i][j]=0,map[j][i]=0;
        for(int i=0; i<n; i++)
            for(int j=0; j<n; j++)
                if(map[i][j])
                    a[i][j]=-1;
        for(int i=0; i<n; i++)
        {
            int num=0;
            for(int j=0; j<n; j++)
                if(map[i][j])
                    num++;
            a[i][i]=num;
        }
        int ans=gauss(n-1,n-1);
        if(ans==0)
            puts("-1");
        else
            printf("%d\n",ans);
    }
    return 0;
}