Алгоритмы на графах

Далекая страна содержит \(n\) городов, соединенных \(n - 1\) дорогами, при этом из любого города можно добраться до любого другого по дорогам страны.

Известно, что каждый город относится ровно к одной провинции. Город \(v\) относится к провинции \(t_v\). Обратите внимание, что конкретная провинция может являться любым подмножеством городов, и возможно из одного города провинции нельзя добраться до другого этой же провинции, проходя только через города этой провинции. Столицей является город номер \(1\).

Банда разбойников собирается грабить караваны, которые будут идти через города страны. У каждого города есть коэффициент того, насколько удобно в нем грабить. В городе \(v\) он равен \(c_v\).

Вам приходят запросы двух типов:

1. Изменить провинцию, к которой относится город \(v\), на \(t_{new}\)

2. В \(k\) городах с номерами \(a_1, a_2, \ldots, a_k\) появляется по одному каравану, которые идут в столицу (город с номером 1) по кратчайшему пути. Разбойники выбирают один город, который находится в провинции \(t\), после чего грабят все караваны, которые пройдут через этот город. Если разбойники ограбят караваны в городе с номером \(v\), то они получат \(c_v \cdot num_v\), где \(c_v\) — коэффициент города \(v\), а \(num_v\) это количество караванов, проходящих через этот город.

Определите максимальный ущерб, равный количеству награбленного разбойниками, для каждого запроса второго типа. Если в провинции, указанной в запросе, нет ни одного города, то ответ на этот запрос равен \(0\).

Формат входных данных
В первой строке даны два целых числа \(n\) и \(q\) (\(2 \le n \le 200\,000, 1 \le q \le 200\,000\)) — количество городов и количество запросов.

Во второй строке дано \(n - 1\) целое число \(p_2, p_3, \ldots, p_n\) (\(1 \le p_i < i\)), где число \(p_i\) означает, что существует дорога между городами \(i\) и \(p_i\).

В третьей строке дано \(n\) целых чисел \(t_1, t_2, \ldots, t_n\) (\(1 \le t_i \le n\)) — номера провинций у городов.

В четвертой строке дано \(n\) целых чисел \(c_1, c_2, \ldots, c_n\) (\(1 \le c_i \le 10^9\)) — коэффициенты успешности грабежа.

Далее идет \(q\) строк описаний запросов. В начале каждой строки дано одно целое число \(x_i\) (\(1 \le x_i \le 2\)) — тип запроса.

1. Если \(x_i = 1\), то далее идет два целых числа \(v\) и \(t_{new}\) (\(1 \le v, t_{new} \le n\)) — номер города, у которого меняется провинция, и номер его новой провинции.

2. Если \(x_i = 2\), то далее идут целые числа \(t\) и \(k\), и \(k\) целых чисел \(a_1, a_2, \ldots, a_k\) (\(1 \le t, k, a_i \le n\)) — номер провинции, в городе которой можно грабить; количество городов, из которых выходят караваны; и номера городов, из которых входят караваны. Гарантируется, что в одном запросе все \(a_i\) различны. Также гарантируется, что сумма \(k\) по всем запросам второго типа не превышает \(200\,000\).

Формат выходных данных
На каждый запрос второго типа выведите одно число — максимальное число, которое разбойники смогут получить. Если в провинции, указанной в запросе, нет ни одного города, то ответ на этот запрос равен \(0\).

Примечание
В первом запросе караваны идут из городов с номерами \(3\) и \(4\) и нужно ограбить их в городе из третьей провинции. Это те же самые города с номерами \(3\) и \(4\), через каждый из которых пройдет по одному каравану. Поэтому разбойники ограбят караваны в третьем городе и получат \(c_3 \cdot 1 = 10 \cdot 1 = 10\).

Во втором запросе караваны также идут из городов с номерами \(3\) и \(4\), но теперь нужно ограбить их в городе из первой провинции. В первой провинции находятся города \(1\) и \(2\), через каждый из которых пройдет два каравана. Среди них разбойники выбирают город \(2\), потому что \(c_2 > c_1\) и ответ на этот запрос равен \(c_2 \cdot 2 = 3 \cdot 2 = 6\).

В третьем провинция для города \(3\) изменяется на \(1\).

В четвертом запросе караваны снова идут из городов с номерами \(3\) и \(4\), и нужно ограбить караваны в городе из первой провинции. То есть разбойники могут ограбить караваны в одном из городов с номерами \(1, 2\) или \(3\). Через города с номерами \(1\) и \(2\) пройдет два каравана, а через город \(3\) только один. Разбойникам выгодно ограбить караваны в городе \(3\) и получить \(c_3 \cdot 1 = 10 \cdot 1 = 10\).

• 2 ≤ N ≤ 2000
• 0 ≤ M ≤ min(2000, N*(N-1)
• 1 ≤ Ai, Bi ≤ N
• Ai не равно Bi.
• Пары (Ai,Bi) уникальны.
• Все значения во входных данных целые числа.

• 2 ≤ N ≤ 2×105
• 0 ≤ M ≤ 2×105
• 1 ≤ Ai < Bi ≤ N
• Пары (Ai,Bi) уникальны.
• Все значения во входных данных целые числа.

Магистр Максимус отправился в опасное путешествие в горы Ордена Магов. Внутри гор великими магами прошлого созданы комнаты, в каждой из которых хранятся магические артефакты. Максимус желает пройти через все n комнат, но, как оказалось, все комнаты заперты, за исключением комнаты 0, в которую Максимус уже вошел. 
В каждой комнате имеется набор уникальных заклинаний, открывающих двери других комнат. Магистр Максимус познал язык великих магов, поэтому он может легко прочитать эти заклинания и отпирать другие комнаты.

Максимус хочет посетить все комнаты и найти все магические артефакты. Однако, для этого ему необходимо найти заклинания открывающие каждую дверь.

По известному набору заклинаний, определите сможет ли Максимум получить все артефакты или нет.


Формат входных данных
В первой строке записано число n (2 <= n <= 1000), количество комнат. Далее идет n строк. В i-й строке описываются заклинания, хранящиеся в этой комнате. В каждой из этих строк первое число (m, 0 <= m <= 1000) обозначает количество уникальных заклинаний, которые открывают комнаты, далее записаны m уникальных чисел rooms[i](0 <= rooms[i][j] < n) -  номера комнат, которые открывают эти заклинания (0<=i<n,  1 <= общее количество заклинаний во всех комнатах <= 10000). 

Формат выходных данных
Выведите True, если Максимус может посетить все комнаты и найти все магические артефакты, или False в противном случае.

Простой ориентированный граф задан списком ребер, выведите его представление в виде матрицы смежности.

На вход программы поступают числа n ( 1 ≤ n ≤ 100) - количество вершин в графе и m (1 ≤ m ≤ n(n-1)) – количество ребер. Затем следует m пар чисел – ребра графа.

Выведите матрицу смежности заданного графа.

Ориентированный граф задан матрицей смежности, выведите его представление в виде списка ребер.

На вход программы поступает число n (1 ≤ n ≤ 100) – количество вершин  графа, а затем n строк по n чисел, каждое из которых равно 0 или 1, – его матрица смежности. 

Бинарное дерево — это набор вершин, у каждой из которых может быть левый и правый ребёнок. Одна из вершин является корнем дерева, она не является ребёнком какой-то другой. Начав в корне и каждый раз переходя в одного из детей, можно дойти до любой вершины. Множество вершин, до которых можно дойти из заданной, называется её поддеревом.

У бинарного дерева есть три основных обхода: прямой (pre-order), центрированный (in-order) и обратный (post-order).

Прямой обход дерева — это порядок его вершин, полученный следующим рекурсивным алгоритмом:

1. Добавить корень дерева в обход.

2. Если у корня есть левый ребёнок, выписать прямой обход его поддерева.

3. Если у корня есть правый ребёнок, выписать прямой обход его поддерева.

В центрированном обходе корень дерева выписывается между обходами поддеревьев его детей, в обратном — после обходов поддеревьев его детей.

Обобщим эти три варианта обхода: пусть в каждой вершине записано целое число \(x\) от \(-1\) до \(1\), обозначающее, в какой момент мы выписываем эту вершину, а именно:

• \(x = -1\): до обходов поддеревьев её детей;

• \(x = 0\): между обходами поддеревьев её детей;

• \(x = 1\): после обходов поддеревьев её детей.

Таким образом, если во всех вершинах записано \(-1\), обход является прямым, если \(0\) — центрированным, если \(1\) — обратным.

Рассмотрим дерево с \(n\) вершинами, пронумерованных от \(1\) до \(n\). Корень дерева — вершина \(1\). Изначально во всех вершинах записано число \(-1\).

В рамках исследования необходимо обработать \(q\) запросов одного из следующих типов:

1. Поменять числа в вершинах \(l, l+1, \dots, r\) на \(x\) (\(x\) равен \(-1\), \(0\) или \(1\)).

2. Сообщить, на какой позиции в текущем обходе будет стоять вершина \(i\).

Необходимо вывести ответы на все запросы второго типа.

В первой строке входных данных даны два целых числа \(n\) и \(q\) (\(1 \le n, q \le 100\,000\)).

В следующих \(n\) строках даны по два целых числа \(L_i\) и \(R_i\) (\(0 \le L_i, R_i \le n\)) — номер левого и правого ребёнка вершины \(i\) соответственно, либо \(0\), если соответствующий ребёнок отсутствует.

Гарантируется, что \(L_i\) и \(R_i\) задают корректное бинарное дерево.

Формат входных данных
В следующих \(q\) строках даны запросы. Первое число в строке \(t\) (\(t \in \{1, 2\}\)) — тип запроса.

В случае запроса первого типа далее даны целые числа \(l\), \(r\) и \(x\) (\(1 \le l \le r \le n\), \(x\) равен \(-1\), \(0\) или \(1\)) — границы отрезка вершин, в которых меняются числа, и новое значение.

В случае запроса второго типа далее дано число \(i\) (\(1 \le i \le n\)) — номер вершины, позицию которой в обходе необходимо вывести.

Формат выходных данных
На каждый запрос второго типа выведите единственное число от \(1\) до \(n\) — позицию соответствующей вершины в обходе.

Пусть \(q_1\) — количество запросов первого типа.

• \([1, 3, 5, 2, 4]\)

• \([5, 2, 3, 4, 1]\)

• \([5, 3, 2, 4, 1]\)

Дано неориентированное дерево "— связный граф из \(n\) вершин без циклов, и число \(k\). Зафиксируем некоторую вершину \(s\) дерева и назовем ее столицей.

Ориентируем ребра дерева в направлении от столицы. Иными словами, ориентируем ребро \((u, v)\) в направлении \(u \to v\), если при подвешивании дерева за вершину \(s\) вершина \(u\) является родителем вершины \(v\). Заметим, что при таком ориентировании ребер каждая вершина достижима из столицы.

Определим расстояние до вершины \(v\) графа как минимальное количество ребер на пути из \(s\) в \(v\). Назовем доступностью вершины \(s\) максимальное из расстояний до всех вершин.

Разрешается добавить в дерево не более \(k\) дополнительных ориентированных ребер.

Для каждой вершины \(s\) дерева определите, какой минимальной доступности можно достичь, если выбрать вершину \(s\) в качестве столицы.

Обратите внимание, что в некоторых подзадачах требуется вывести ответ только для первой вершины.

Формат входных данных
Первая строка содержит три целых числа \(n\), \(k\) и \(t\) (\(2 \le n \le 2 \cdot 10^5\), \(1 \le k \le n - 1\), \(n \cdot k \le 2 \cdot 10^5\), \(0 \le t \le 1\)) — количество вершин дерева, ограничение на максимальное количество добавленных ребер и число \(t\), равное \(0\), если нужно вывести ответ только для вершины с номером \(1\), и равное \(1\) иначе.

Каждая из следующих \(n - 1\) строк содержит два целых числа \(u_i, v_i\) (\(1 \le u_i, v_i \le n\)) — ребра дерева.

Гарантируется, что заданные ребра образуют дерево.

Формат выходных данных

В случае, если \(t = 0\), выведите единственное целое число: минимальную доступность, которую можно достичь, выбрав вершину с номером \(1\) в качестве столицы, и добавив не более \(k\) дополнительных ориентированных ребер.

В случае, если \(t = 1\), выведите \(n\) чисел: \(i\)-е число равняется минимальной доступности, которую можно достичь, выбрав вершину \(i\) в качестве столицы, и добавив не более \(k\) дополнительных ориентированных ребер.

На рисунке приведены иллюстрации к первому примеру. Пунктирными линиями обозначены добавленные ребра. Для вершин \(1\) и \(2\) минимальная доступность равняется \(1\), а для вершин \(3\), \(4\) и \(5\) минимальная доступность равняется 2.

Участникам, использующим язык Python3, рекомендуется отправлять решения на проверку с использованием интерпретатора PyPy3.

Школьники Алиса и Ибрагим — лучшие друзья. У Ибрагима скоро день рождения, и по этому поводу Алиса решила подарить ему новый пазл. Пазл можно представить в виде матрицы из \(2\) строк и \(n\) столбцов, каждый элемент которой \(0\) или \(1\). За один ход можно поменять местами два элемента, стоящие в соседних клетках.

Более формально, будем считать, что строки матриц пронумерованы сверху вниз от \(1\) до \(2\), а столбцы — слева направо от \(1\) до \(n\). Обозначим клетку на пересечении строки \(x\) и столбца \(y\) за \((x, y)\). Будем считать две клетки \((x_1, y_1)\) и \((x_2, y_2)\) соседними, если \(|x_1 - x_2| + |y_1 - y_2| = 1\).

Алисе не нравится, какой рисунок образуют клетки пазла в данный момент. Она придумала свой рисунок, с которым и планирует подарить Ибрагиму новый пазл, но для этого нужно привести пазл в соответствующее состояние.

В конце учебного года у Алисы очень плотное расписание, и она не хочет тратить на эту задачу много времени. Помогите Алисе найти минимальное количество ходов, за которое она может получить свой рисунок, или скажите, что это невозможно.

Формат входных данных
В первой строке вводится одно целое число \(n\) (\(1 \leq n \leq 200\,000\)) — количество столбцов в пазле.

Следующие две строки описывают рисунок, образованный пазлом в данный момент. В каждой строке вводятся \(n\) целых чисел, каждое из которых равно \(0\) или \(1\).

Следующие две строки описывают желаемый рисунок Алисы в том же формате.

Формат выходных данных
Если Алиса не ошиблась и её рисунок можно получить, найдите и выведите минимальное необходимое количество ходов, иначе выведите \(-1\).

В первом примере из условия подойдет следующая последовательность обменов:

\((2, 1), (1, 1)\)

\((1, 2), (1, 3)\)

\((2, 2), (2, 3)\)

\((1, 4), (1, 5)\)

\((2, 5), (2, 4)\)

Можно показать, что меньшим числом обменов обойтись нельзя, поэтому ответ равен \(5\).

Во втором примере из условия никакая последовательность ходов не приводит пазл к нужному виду.

Напишите программу, которая вычисляет значение арифметического выражения, записанного в виде символьной строки. В выражении используются целые числа, знаки арифметических операций, круглые скобки, вызовы функций ( sin , cos , abs , sqrt ) и имена переменных (только однобуквенные). Результат операции деления – вещественное число.

Первая строка содержит правильную запись арифметического выражения. В следующих нескольких строках записаны значения всех переменных, использованных в выражении. Каждая из этих строк имеет формат:

<имя переменной>=<значение>

Каждое имя переменной состоят из одной строчной буквы латинского алфавита.

Программа должна вывести значение переданного ей выражения как вещественное число. При выводе результата нужно оставить 3 знака в дробной части числа.

Примеры

cos(z+abs(sqrt(r*sin(x+4))))
r=5
z=10
x=3

0.729

Напишите программу, которая вычисляет значение арифметического выражения, записанного в виде символьной строки. В выражении используются целые числа, знаки арифметических операций, круглые скобки и вызовы функций ( sin , cos , abs , sqrt ). Результат операции деления – вещественное число.

На вход программы поступает символьная строка, содержащая правильную запись арифметического выражения.

Программа должна вывести значение переданного ей выражения как вещественное число. При выводе результата нужно оставить 3 знака в дробной части числа.

Примеры

12+cos(sqrt(12+sin(2)))

11.100

Напишите программу, которая вычисляет значение арифметического выражения, записанного в виде символьной строки. В выражении используются только целые числа, знаки арифметических операций (+-*/) и скобки произвольной вложенности. Результат операции деления – целое число.

На вход программы поступает символьная строка, содержащая правильную запись арифметического выражения, возможно, со скобками.

Программа должна вывести значение переданного ей выражения как целое число.

Примеры

(5+20)*(98-34)/(5*8-23)

94

Напишите программу, которая вычисляет значение арифметического выражения, записанного в виде символьной строки. В выражении используются только целые числа и знаки арифметических операций (+-*/). Результат операции деления – целое число.

На вход программы поступает символьная строка, содержащая правильную запись арифметического выражения.

Программа должна вывести значение переданного ей выражения как целое число.

Примеры

125-6-73/5*8

7

Компания Giggle открывает свой новый офис в Судиславле, и вы приглашены на собеседование. Ваша задача — решить поставленную задачу.

Вам нужно создать структуру данных, которая представляет из себя массив целых чисел. Изначально массив пуст. Вам нужно поддерживать две операции:

• запрос: «? i j» — возвращает минимальный элемент между i-ым и j-м, включительно;
• изменение: «+ i x» — добавить элемент x после i-го элемента списка. Если i=0, то элемент добавляется в начало массива.

Конечно, эта структура должна быть достаточно хорошей.

Первая строка входного файла содержит единственное целое число n — число операций над массивом (1<=n<=200000). Следующие n строк описывают сами операции. Все операции добавления являются корректными. Все числа, хранящиеся в массиве, по модулю не превосходят 10⁹.

Для каждой операции в отдельной строке выведите её результат.

Комментарий к примеру тестов

Примеры

8
+ 0 5
+ 1 3
+ 1 4
? 1 2
+ 0 2
? 2 4
+ 4 1
? 3 5

4
3
1

Дан массив. Надо научиться обрабатывать два типа запросов.

* 1 L R - перевернуть отрезок [L,R]

* 2 L R - найти минимум на отрезке [L,R]

Первая строка файла содержит два числа n, m. (1<=n,m<=10⁵) Во второй строке находится n чисел ni (1<=a_i<=10⁹) - исходный массив. Остальные m строк содержат запросы, в формате описанном в условии. Для чисел L, R выполняется ограничение (1<=L<=R<=n).

На каждый запрос типа 2, во входной файл выведите ответ на него, в отдельной строке.

Примеры

10 7
5 3 2 3 12 6 7 5 10 12
2 4 9
1 4 6
2 1 8
1 1 8
1 8 9
2 1 7
2 3 6

3
2
2
2

Напишите программу, которая будет реализовывать действия в бинарном дереве поиска «вставить», «удалить» и «найти» (по значению). Программа должна обрабатывать запросы четырёх видов:

ADD n — если указанного числа еще нет в дереве, вставлять его и выводить слово «DONE», если уже есть — оставлять дерево как было и выводить слово «ALREADY».

DELETE n — если указанное число есть в дереве, удалять его и выводить слово «DONE», если нет — оставлять дерево как было и выводить слово «CANNOT». При удалении элемента, имеющего два сына, обязательно обменивать значение с максимальным элементом левого поддерева.

SEARCH — следует выводить слово «YES» (если значение найдено в дереве) или слово «NO» (если не найдено). Дерево при этом не меняется.

PRINTTREE — выводить все дерево, обязательно используя алгоритм, указанный в формате вывода результатов.

В каждой строке входных данных записан один из запросов ADD n или DELETE n или SEARCH n или PRINTTREE. Гарантируется, что запросы PRINTTREE будут вызываться только в моменты, когда дерево не пустое. Общее количество запросов не превышает 1000, из них не более 20 запросов PRINTTREE.

Для каждого запроса выводите ответ на него. Для запросов ADD, DELETE и SEARCH — соответствующее слово в отдельной строке. На запрос PRINTTREE надо выводить дерево, обязательно согласно такому алгоритму:

template void print_tree(Node *p, int level)

{

  if(p==NULL)

    return;

  print_tree(p->left, level+1);

  for(int i=0; i < level; i++)

    cout << ".";

  cout <<  p->data << endl;

  print_tree(p->right, level+1);

}

(Изначальный вызов этой функции — print_tree(root,0).)

Примеры

ADD 2
ADD 7
ADD 5
PRINTTREE
ADD 5
DELETE 3
ADD 0
PRINTTREE
DELETE 7
PRINTTREE

DONE
DONE
DONE
2
..5
.7
ALREADY
CANNOT
DONE
.0
2
..5
.7
DONE
.0
2
.5

Напишите программу, которая будет реализовывать действия в бинарном дереве поиска «вставить» и «найти» (по значению). Программа должна обрабатывать запросы трёх видов:

ADD n — если указанного числа еще нет в дереве, вставлять его и выводить слово «DONE», если уже есть — оставлять дерево как было и выводить слово «ALREADY».

SEARCH — следует выводить слово «YES» (если значение найдено в дереве) или слово «NO» (если не найдено). Дерево при этом не меняется.

PRINTTREE — выводить все дерево, обязательно используя алгоритм, указанный в формате вывода результатов.

В каждой строке входных данных записан один из запросов ADD n или SEARCH n или PRINTTREE. Гарантируется, что запросы PRINTTREE будут вызываться только в моменты, когда дерево не пустое. Общее количество запросов не превышает 1000, из них не более 20 запросов PRINTTREE.

Для каждого запроса выводите ответ на него. Для запросов ADD и SEARCH — соответствующее слово в отдельной строке. На запрос PRINTTREE надо выводить дерево, обязательно согласно такому алгоритму:
 

template void print_tree(Node *p, int level)

{

  if(p==NULL)

    return;

  print_tree(p->left, level+1);

  for(int i=0; i < level; i++)

    cout << ".";

  cout <<  p->data << endl;

  print_tree(p->right, level+1);

}

(Изначальный вызов этой функции — print_tree(root,0).)

Примеры

ADD 2
ADD 3
ADD 2
SEARCH 2
ADD 5
PRINTTREE
SEARCH 7

DONE
DONE
ALREADY
YES
DONE
2
.3
..5
NO

Для полученного дерева выведите список всех вершин, имеющих только одного ребёнка, в порядке возрастания.

Вводится последовательность целых чисел,оканчивающаяся нулем. Построить по ней дерево.

Выведите список требуемых вершин.

 

Примеры

7 3 2 1 9 5 4 6 8 0

2
9

Выведите все элементы полученного дерева в порядке возрастания.

Вводится последовательность целых чисел, оканчивающаяся нулем. Сам ноль в последовательность не входит. По данной последовательности требуется построить дерево.

Выведите ответ на задачу.

Примеры

7 3 2 1 9 5 4 6 8 0

1
2
3
4
5
6
7
8
9