定义一棵根节点为 1 1 1, n ( 2 ≤ n ≤ 1 0 3 ) n(2≤n≤10^3) n(2≤n≤103) 个节点的树的哈希值为:
H = ∑ i = 1 n X i Y f a ( i ) m o d 998244353 H=∑^n_{i=1}X^iY^{fa(i)}\ mod\ 998244353 H=i=1∑nXiYfa(i) mod 998244353
f a ( i ) fa(i) fa(i) 表示 i i i 的父亲节点, 1 1 1 为根节点, f a ( 1 ) = 1 fa(1)=1 fa(1)=1。
$X,Y(1≤X,Y<998244353) $为给定的两个随机值。
请构造两棵大小为 n n n 的树,他们有相同的哈希值,但两棵树要求不一样。
我们认为两棵大小为 n n n 的树不一样:
- 记数组 f a ( i ) fa(i) fa(i) 表示第 i i i 个节点的父亲,其中 f a ( 1 ) = 1 fa(1)=1 fa(1)=1。
- 节点 1 1 1, 2 2 2, 3 … … n 3……n 3……n 对应的 f a ( 1 ) , f a ( 2 ) , f a ( 3 ) , … , f a ( n ) fa(1),fa(2),fa(3),…,fa(n) fa(1),fa(2),fa(3),…,fa(n)排成一排,得到了我们所要的 f a fa fa数组。
- 对于两棵树 u , v u,v u,v,其数组 f a u , f a v fa_u,fa_v fau,fav,存在一个 j j j,使得 f a u ( j ) ≠ f a v ( j ) fa_u(j)≠fa_v(j) fau(j)=fav(j),此时认为两棵树不一样。
你需要输出两棵树的 f a fa fa 数组。
你需要保证输出的 fa 数组可以构成一棵树。
保证输入数据必然有解。
输入格式
一行三个数 n , X , Y n,X,Y n,X,Y 。
输出格式
输出共两行。
每行 n n n个数,分别表示两棵树的 f a fa fa 数组。
若有多组解,请输出任意一组满足题意的解即可。
样例
input
8 1 1
output
1 1 1 6 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
这里先说明一个有趣的事实,然后再说明解题思路
我们知道最多有365个人的生日是不同的,但是随着生日不同的人数增多,概率下降的很快:当要找出23个人的生日不同时,概率就下降到了0.5;当要找出100个人的生日不同时,概率就下降到了 1 0 − 7 10^{-7} 10−7
所以哈希冲突的概率随着数量的增多上升的很快,本题就是利用这个性质
我们利用并查集+随机数进行树的构造,每次都能得到一个哈希值
当得到的哈希值出现重复时,我们就可以输出这两棵树的fa数组了
但是仅仅这样会TLE,需要优化
观察到只有20个节点的树就可以有很多种不同的结构,所以我们只对前20个节点进行随机排列,之后的所有节点全部连接到根节点上
AC代码如下
#include <iostream>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <random>
#include <map>
#define int unsigned long long
using namespace std;
const int max_n = 1e3;
const int max_try = 100050;
const int limit = 20;
const int p = 998244353;int n, x, y;
int fa2[max_try][limit + 1], tmpfa[limit + 1];
map<int, int>ans;int quick_pow(int x, int y) {int ret = 1;while (y) {if (y % 2) ret = (ret * x) % p;x = (x * x) % p;y /= 2;}return ret % p;
}void init(int n) {for (int i = 1; i <= n; i++) {tmpfa[i] = i;}
}int find(int x) {return x == tmpfa[x] ? x : (tmpfa[x] = find(tmpfa[x]));
}bool insame(int x, int y) {return find(x) == find(y);
}void merge(int x, int y) {x = find(x);y = find(y);tmpfa[x] = y;
}bool check(int id, int check, int tmpn, int tmphash) {init(tmpn);for (int i = 2; i <= tmpn; i++) {if (insame(i, fa2[id][i])) return false;else merge(i, fa2[id][i]);}for (int i = 2; i <= tmpn; i++) {if (!insame(1, i)) {return false;}}int hashcheck = tmphash;for (int i = 1; i <= n; i++) {hashcheck = ((hashcheck + (quick_pow(x, i) + quick_pow(y, fa2[id][i])) % p) % p) % p;}return check == hashcheck;
}signed main() {cin >> n >> x >> y;srand((unsigned)time(NULL));int cnt = 0;int tmpn = min(n, limit);int tmphash = 0;for (int i = tmpn + 1; i <= n; i++) {tmphash = (tmphash + (quick_pow(x, i) * quick_pow(y, 1)) % p) % p;}while (1) {int hash2 = (tmphash + (x * y) % p) % p;fa2[cnt][1] = 1;init(tmpn);int flag = 0;for (int i = 2; i <= tmpn; i++) {int rand_num = rand() % tmpn + 1;while (insame(i, rand_num)) rand_num = rand() % tmpn + 1;merge(i, rand_num);fa2[cnt][i] = rand_num;hash2 = (hash2 + (quick_pow(x, i) * quick_pow(y, fa2[cnt][i])) % p) % p;}if (ans.count(hash2)) {int tmpid = ans[hash2];for (int i = 1; i <= n; i++) {if (fa2[tmpid][i] != fa2[cnt][i]) {flag = 1;break;}}if (flag) {//if (check(tmpid, hash2, tmpn, tmphash) || // check(cnt, hash2, tmpn, tmphash)) {// printf("ERROR!");// return -1;//}for (int i = 1; i <= n; i++) {if (i <= tmpn) printf("%lld", fa2[tmpid][i]);else printf("1");if (i != n) printf(" ");}printf("\n");for (int i = 1; i <= n; i++) {if (i <= tmpn) printf("%lld", fa2[cnt][i]);else printf("1");if (i != n) printf(" ");}return 0;}}else {ans[hash2] = cnt++;}}return 0;
}