感觉还是挺有难度的吧。。
其实最小割在这种最大/最小化代价的问题上的拓展性是比最大流要好的,甚至有些问题用最大流建模后不好求而要转化为求最小割(例如
CF1368H Breadboard Capacity,但是也不绝对,有极少数题是用最小割建模,然后转化成最大流)。究其原因还是最小割的定义比较讨喜(把点分成 S , T S,T S,T两个集合,使得 S S S到 T T T的边权和最小)。比较经典的例子就是最大权闭合子图(关键在于,每个点只有 0 , 1 0,1 0,1两个状态,只有当 x i = 0 , x j = 1 x_i=0,x_j=1 xi=0,xj=1的时候才会有代价,如果拆出来 x i = x j = 0 / 1 x_i=x_j=0/1 xi=xj=0/1的时候也有代价就做不了,或者可以尝试把状态反转一下)。
我第一眼想的是建二分图,然后两两之间连边之类的,但是发现只能求最大代价。究其原因在于贡献拆出来是 A i , j 2 + A i + 1 , j 2 − 2 A i , j A i + 1 , j A_{i,j}^2+A_{i+1,j}^2-2A_{i,j}A_{i+1,j} Ai,j2+Ai+1,j2−2Ai,jAi+1,j,我们要的是最小也就是带负号的那一坨尽量大,但是最小割是让割的边和最小所以就不对。
这告诉我们两件事情,首先,如果题目是最小化代价的话,那么最小割对应的代价一定要是非负的,否则做不了;其次,我上面采用的定义是割边权和最小的边使得 S S S到 T T T不连通,从这一例可以看出这一定义在很多情况下十分糟糕(但是有的题这样做比较直观,比如 [ARC176E] Max Vector)。
所以还是使用更为通用的定义——划分集合 S , T S,T S,T,并且摒弃掉二分图的结构(后面发现难以同时处理掉 a > b a>b a>b和 a < b a<b a<b两种对称的情况),同时淡化源点和汇点。还是建立一条长度为 4 4 4的从左往右延伸的链,容易发现此时是一段前缀划分到 T T T,后缀划分到 S S S。可以定义此时这个位置上的数为 S S S的大小 + 1 +1 +1,于是 A i , j ≠ 0 A_{i,j}\ne 0 Ai,j=0的情况就很好刻画了:将 v x , 5 − t v_{x,5-t} vx,5−t划分到 T T T, v x , 6 − t v_{x,6-t} vx,6−t划分到 S S S,具体连边不再赘述。
然后,如题解所说,记 s ( a , b ) ( a < b ) s(a,b)(a<b) s(a,b)(a<b)表示 A x = a , A y = b A_x=a,A_y=b Ax=a,Ay=b对应的贡献,考虑将其拆分成:
s ( a , b ) = ∑ a < i ≤ j ≤ b w ( i , j ) s(a,b)=\sum_{a<i\le j\le b}w(i,j) s(a,b)=a<i≤j≤b∑w(i,j)
其中 w ( i , j ) w(i,j) w(i,j)为非负数。 容易发现 w ( i , j ) = 1 + [ i < j ] w(i,j)=1+[i<j] w(i,j)=1+[i<j],所以我们枚举所有 ( i , j ) (i,j) (i,j),翻译过来就是当 v y , 6 − i = 1 v_{y,6-i}=1 vy,6−i=1并且 v x , 6 − j = 0 v_{x,6-j}=0 vx,6−j=0时会产生 w ( i , j ) w(i,j) w(i,j)的贡献。显然连边应该是对称的。
本题中 d = 4 d=4 d=4,这样拆出来大概有 n 2 d n^2d n2d个点以及 n 2 d 2 n^2d^2 n2d2条边,显然可以通过。
还有一个地方,不难发现 w ( i , j ) w(i,j) w(i,j)就是二维差分的形式,所以其实是定值(可以直接算,不用构造),所以只要 s ( i , j ) s(i,j) s(i,j)二维差分的值非负就可以这样做。
输出方案就DFS找能和 S S S联通的点即可。
#include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
#define pb push_back
#define db double
#define fi first
#define se second
#define inf 0x3f3f3f3f
using namespace std;
const int N=10005;
const int M=100005;
int n,m,s,t,idx,a[25][25],id[25][25][5];
int dx[4]={-1,1,0,0},dy[4]={0,0,-1,1};
int head[M],nxt[M],to[M],cap[M],tot=1;
bool vs[N];
int cur[N],lab[N];
int que[N],qhead,qtail;
void add(int u,int v,int w){tot++,to[tot]=v,cap[tot]=w,nxt[tot]=head[u],head[u]=tot;tot++,to[tot]=u,cap[tot]=0,nxt[tot]=head[v],head[v]=tot;
}
void init(){for(int i=1;i<=idx;i++)head[i]=0;idx=0,tot=1;
}
bool BFS(int s,int t){for(int i=1;i<=idx;i++)lab[i]=0;lab[s]=1;qhead=qtail=0;que[qtail++]=s;while(qhead!=qtail){int u=que[qhead++];for(int k=head[u];k;k=nxt[k]){int v=to[k];if(cap[k]>0&&lab[v]==0){lab[v]=lab[u]+1;que[qtail++]=v;}}}return lab[t]!=0;
}
int flow(int u,int t,int limit){if(u==t)return limit;int used=0;for(int &k=cur[u];k;k=nxt[k]){int v=to[k];if(cap[k]>0&&lab[u]+1==lab[v]){int tmp=min(limit-used,cap[k]);int ret=flow(v,t,tmp);used+=ret;cap[k]-=ret;cap[k^1]+=ret;if(limit==used)break;}}return used;
}
int dinic(int s,int t){int tmp=0;while(BFS(s,t)){for(int i=1;i<=idx;i++)cur[i]=head[i];tmp+=flow(s,t,inf);}return tmp;
}
void dfs(int u){vs[u]=1;for(int k=head[u];k;k=nxt[k]){if(!cap[k])continue;int v=to[k];if(!vs[v])dfs(v);}
}
signed main(){//freopen("data.in","r",stdin);ios::sync_with_stdio(false);cin.tie(0),cout.tie(0);cin>>n;s=++idx,t=++idx;for(int i=1;i<=n;i++){for(int j=1;j<=n;j++){cin>>a[i][j];for(int k=1;k<=4;k++)id[i][j][k]=++idx;for(int k=1;k<4;k++)add(id[i][j][k],id[i][j][k+1],inf);}}for(int i=1;i<=n;i++){for(int j=1;j<=n;j++){if(a[i][j]){int x=a[i][j];if(5-x>=1)add(id[i][j][5-x],t,inf);if(6-x<=4)add(s,id[i][j][6-x],inf);}for(int k=0;k<4;k++){int ti=i+dx[k],tj=j+dy[k];if(ti<1||ti>n||tj<1||tj>n)continue;for(int x=2;x<=5;x++){for(int y=x;y<=5;y++){add(id[i][j][6-y],id[ti][tj][6-x],1+(x<y));}}}}}dinic(s,t);dfs(s);for(int i=1;i<=n;i++){for(int j=1;j<=n;j++){int x=1;for(int k=1;k<=4;k++){if(vs[id[i][j][k]]){x=6-k;break;}}cout<<x<<" ";}cout<<"\n";}
}