Алгоритмы на графах

Метрополитен состоит из нескольких линий метро. Все станции метро в городе пронумерованы натуральными числами от 1 до N. На каждой линии расположено несколько станций. Если одна и та же станция расположена сразу на нескольких линиях, то она является станцией пересадки и на этой станции можно пересесть с любой линии, которая через нее проходит, на любую другую (опять же проходящую через нее).

Напишите программу, которая по данному вам описанию метрополитена определит, с каким минимальным числом пересадок можно добраться со станции A на станцию B. Если данный метрополитен не соединяет все линии в одну систему, то может так получиться, что со станции A на станцию B добраться невозможно, в этом случае ваша программа должна это определить.

Входные данные
Сначала вводится число N — количество станций метро в городе (2≤N≤100). Далее следует число M — количество линий метро (1≤M≤20). Далее идет описание M линий. Описание каждой линии состоит из числа P_i — количество станций на этой линии (2≤P_i≤50) и P_i чисел, задающих номера станций, через которые проходит линия (ни через какую станцию линия не проходит дважды).

Затем вводятся два различных числа: A — номер начальной станции, и B — номер станции, на которую нам нужно попасть. При этом если через станцию A проходит несколько линий, то мы можем спуститься на любую из них. Так же если через станцию B проходит несколько линий, то нам не важно, по какой линии мы приедем.

Выходные данные
Выведите минимальное количество пересадок, которое нам понадобится. Если добраться со станции A на станцию B невозможно, программа должна вывести одно число –1 (минус один).
 

Примеры

№	Входные данные	Выходные данные
1	5 2 4 1 2 3 4 2 5 3 3 1	0
2	5 5 2 1 2 2 1 3 2 2 3 2 3 4 2 4 5 1 5	2
3	10 2 6 1 3 5 7 4 9 6 2 4 6 8 10 7 3 8	1
4	4 2 2 1 2 2 3 4 1 3	-1

У Маши есть связный ненаправленный граф G с N вершинами, помеченными 1…N и M ребрами (\(1 \leq N \leq10^2\), \(N-1 \leq M \leq \frac {N^2+N}{2}\)). G может содержать петли (ребра из вершины в неё же), но не имеет параллельных ребер (несколько ребер, соединяющих одни и те же конечные точки).
Пусть \(f_G(a,b)\) это булевская функция, которая отвечает истина, если существует путь от вершины 1 до вершины a, который проходит ровно b ребер, для \(1 \leq a \leq N\) и \(0 \leq b\), и ложь иначе. Если по ребру проходим множество раз, это число включается в ответ. 
Даша хочет повторить за Машей. В частности, она хочет сконструировать ненаправленный граф G′ такой, что \(f_{G'}(a,b)=f_G(a,b)\) для всех a и b.

Посчитайте количество различных графов G′, которые Даша может создать, по модулю \(10^9+7\). Как и G, G′ может содержать петли но не может иметь параллельные ребра (это означает, что имеется всего \(2^{ \frac {N^2+N} {2}}\) различных графов на N вершинах).
Каждый ввод содержит T (\(1 \leq T \leq \frac {10^5}{4}\)) тестов, которые должны решаться независимо. Гарантируется, что сумма \(N^2\) по всем тестам не превысит \(10^5\).

Входные данные
Первая строка ввода содержит T, количество тестов.
Первая строка каждого теста содержит два целых числа N и M.
Следующие M строк каждого теста содержат два целых числа x и y (\(1 \leq x \leq y \leq N\)), обозначающих ребро между x и y в G.

Тесты разделены пустой строкой для читабельности.

Выходные данные
Для каждого теста выведите количество различных G′ по модулю \(10^9+7\) на отдельной строке.
 
 

Примеры

№	Входные данные	Выходные данные	Примечание
1	1 5 4 1 2 2 3 1 4 3 5	3	G′ может быть равен G′ или одному из двух следующих графов: 5 4 1 2 1 4 3 4 3 5 5 5 1 2 2 3 1 4 3 4 3 5
2	7 4 6 1 2 2 3 3 4 1 3 2 4 1 4 5 5 1 2 2 3 3 4 4 5 1 5 5 7 1 2 1 3 1 5 2 4 3 3 3 4 4 5 6 6 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 6 6 7 1 2 2 3 1 3 1 4 4 5 5 6 1 6 10 10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 1 10 22 28 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 1 7 1 8 3 9 8 10 10 11 10 12 10 13 10 14 11 15 12 16 13 17 14 18 9 15 9 16 9 17 9 18 15 19 19 20 15 20 16 21 21 22 16 22	45 35 11 1 15 371842544 256838540	Это пример более крупного теста. Обязательно выводите ответ по модулю \(10^9+7\). Обратите внимание, что ответ для предпоследнего теста - \(2^{45}\ \ (mod\ 10^9 + 7)\).

 

Беси расположена на сети из N (2≤N≤10⁵) вершин помеченных 1…N и 2N порталов помеченных 1…2N. Каждый портал соединяет две различных вершины u и v (u≠v). Множество порталов может соединять некоторую пару вершин.
Каждая вершина v соседняя для четырёх различных порталов. Список порталов вершины v задаётся как pv=[p_v,1,p_v,2,p_v,3,p_v,4].

Ваше текущее положение может быть представлено упорядоченной парой (current vertex,current portal); то есть парой (v,p_v,i) где 1≤v≤N и 1≤i≤4. Вы можете использовать одну из следующих операций для изменения своего текущего положения:

Изменить текущую вершину перемещением через текущий портал.
Переключить текущий портал. В каждой вершине первые два портала в списке объединены в пару и последние два портала в списке также объединены в пару. Поэтому если Ваше текущее состояние (v,p_v,2), то Вы можете переключиться чтобы использовать портал (v,p_v,1) и обратно. Аналогично, если Ваше текущее положение (v,p_v,3) Вы можете переключиться на портал (v,p_v,4) и обратно. никакие другие переключения не разрешены (например, Вы не можете переключиться с портала pv,2 на портал) p_v,4).
Всего имеется 4N различных состояний. К несчастью, может не оказаться, что что любое состояние достижимо из любого с помощью последовательности заданных операций. Поэтому, за цену cv (1≤c_v≤1000) мунов вы можете сделать перестановку списка порталов соседних вершине v, в любом желаемом Вами порядке. После этого первые два портала в списке объединяются в одну пару, а последние два портала - в другую пару.

Например, если Вы переставить порталы вершины v в порядке [p_v,3,p_v,1,p_v,2,p_v,4], Это означает. что если Вы в вершине v,

Если Вы в портале p_v,1, Вы можете переключиться на портал p_v,3 и обратно
Если Вы в портале p_v,2, Вы можете переключиться на портал p_v,4 и обратно
Теперь Вы не можете переключаться с портала p_v,1 на p_v,2, или с портала p_v,3 на портал p_v,4 и обратно.
Вычислите минимальное количество мунов, требуемых для модификации сети таким образом, чтобы сделать достижимым каждое состояние из каждого состояния. Гарантируется, что тестовые данные сконструированы таким образом, что существует хотя бы один способ такой модификации сети.

Входные данные: 
Первая строка содержит N.
Каждая из следующих N строк описывает вершину. Строка v+1 содержит 5 разделённых одиночными пробелами целых чисел c_v,p_v,1,p_v,2,p_v,3,p_v,4.
Гарантируется, что для каждой v все p_v,1,p_v,2,p_v,3,p_v,4 различны, и каждый портал появляется в списках ровно двух вершин.

Выходные данные: 
Одна строка содержит минимальное количество мунов требуемых для модификации сети чтобы сделать возможным достижимость каждого состояния из другого состояния.
 

Примеры

№	Входные данные	Выходные данные	Пояснение
1	5 10 1 4 8 9 11 1 2 5 6 12 9 10 2 3 3 4 3 6 7 15 10 8 7 5	13	Достаточно сделать перестановку списков вершин 1 и 4. Это требует c1+c4=13 мунов. Перестановки такие: p1=[1,9,4,8] и p4=[7,4,6,3].

Витя хочет придумать новую игру с числами. В этой игре от игроков требуется преобразовывать четырехзначные числа не содержащие нулей при помощи следующего разрешенного набора действий:

1. Можно увеличить первую цифру числа на 1, если она не равна 9.
2. Можно уменьшить последнюю цифру на 1, если она не равна 1.
3. Можно циклически сдвинуть все цифры на одну вправо.
4. Можно циклически сдвинуть все цифры на одну влево.

Например, применяя эти правила к числу 1234 можно получить числа 2234, 1233, 4123 и 2341 соответственно. Точные правила игры Витя пока не придумал, но пока его интересует вопрос, как получить из одного числа другое за минимальное количество операций.

Входные данные: на вход подаются два различных четырехзначных числа, каждое из которых не содержит нулей. Каждое число с новой строки

Выходные данные: Программа должна вывести последовательность четырехзначных чисел, не содержащих нулей. Последовательность должна начинаться первым из данных чисел и заканчиваться вторым из данных чисел, каждое последующее число в последовательности должно быть получено из предыдущего числа применением одного из правил. Количество чисел в последовательности должно быть минимально возможным.

Примеры

№	Входные данные	Выходные данные
1	1234 4321	1234 2234 3234 4323 4322 4321

Одна из Сверхсекретных организаций, чье название мы не имеем право разглашать, представляет собой сеть из N подземных бункеров, соединенных равными по длине туннелями, по которым из любого бункера можно добраться до любого другого (не обязательно напрямую). Связь с внешним миром осуществляется через специальные засекреченные выходы, которые расположены в некоторых из бункеров.

Организации понадобилось составить план эвакуации персонала на случай экстренной ситуации. Для этого для каждого из бункеров необходимо узнать, сколько времени потребуется для того, чтобы добраться до ближайшего из выходов. Вам, как специалисту по таким задачам, поручено рассчитать необходимое время для каждого из бункеров по заданному описанию помещения Сверхсекретной организации. Для вашего же удобства бункеры занумерованы числами от 1 до N.

Формат входных данных
В первых двух строках вводятся два натуральных числа N, K (\(1 <= N <= 100000\), \(1 <= K <= N\)) — количество бункеров и количество выходов соответственно. В третьей строке через пробел записаны K различных чисел от 1 до N, обозначающих номера бункеров, в которых расположены выходы. В четвертой строке идёт число M (\(1 <= M <= 100000\)) — количество туннелей. В следующих M  строках вводятся пары чисел – номера бункеров, соединенных туннелем.
По каждому из туннелей можно двигаться в обе стороны. В организации не существует туннелей, ведущих из бункера в самого себя, зато может существовать более одного туннеля между парой бункеров.

Формат выходных данных
Выведите N чисел, разделенных пробелом — для каждого из бункеров минимальное время, необходимое чтобы добраться до выхода. Считайте, что время перемещения по одному туннелю равно 1.

Прямоугольный садовый участок шириной N и длиной M метров разбит на квадраты со стороной 1 метр. На этом участке вскопаны грядки. Грядкой называется совокупность квадратов, удовлетворяющая таким условиям:

* из любого квадрата этой грядки можно попасть в любой другой квадрат этой же грядки, последовательно переходя по грядке из квадрата в квадрат через их общую сторону;
* никакие две грядки не пересекаются и не касаются друг друга ни по вертикальной, ни по горизонтальной сторонам квадратов (касание грядок углами квадратов допускается).
Подсчитайте количество грядок на садовом участке.

Входные данные
В первой строке находятся числа N и M через пробел, далее идут N строк по M символов. Символ # обозначает территорию грядки, точка соответствует незанятой территории. Других символов в исходном файле нет. 1 ≤ N, M ≤ 200.

Выходные данные
Вывести одно число - количество грядок на садовом участке.


Примеры

№	Входные данные	Выходные данные
1	5 10 ##..#####. .#.#.#.... ###..##.#. ..##.....# .###.#####	5

Неориентированный граф задан матрицей смежности. Найдите степени всех вершин графа.

Формат входных данных
В первой строке вводится число n  (1 ≤ n ≤ 100) – количество вершин в графе. Далее идет n строк по n чисел, каждое из которых равно 0 или 1, – его матрица смежности.

Формат выходных данных
Выведите n чисел – степени вершин графа (по одному числу в строке). 

В городе Н при невыясненных обстоятельствах территория одного из заводов превратилась в аномальную зону. Все подъезды к территории были перекрыты, а сама она получила название промзоны. В промзоне находятся N зданий, некоторые из них соединены дорогами. По любой дороге можно перемещаться в обоих направлениях.
Начинающий сталкер получил задание добраться до склада в промзоне. Он нашел в электронном архиве несколько карт территории промзоны. Так как карты составлялись разными людьми, то на каждой из них есть информация только о некоторых дорогах промзоны. Одна и та же дорога может присутствовать на нескольких картах.
В пути сталкер может загружать из архива на мобильный телефон по одной карте. При загрузке новой карты предыдущая в памяти телефона не сохраняется. Сталкер может перемещаться лишь по дорогам, отмеченным на карте, загруженной на данный момент. Каждая загрузка карты стоит 1 рубль. Для минимизации расходов сталкеру нужно выбрать такой маршрут, чтобы как можно меньшее число раз загружать карты. Сталкер может загружать одну и ту же карту несколько раз, при этом придется заплатить за каждую загрузку. Изначально в памяти мобильного телефона нет никакой карты.

Требуется написать программу, которая вычисляет минимальную сумму расходов, необходимую сталкеру, чтобы добраться от входа в промзону до склада.

Входные данные: 
- в первой строке входных данных содержатся два натуральных числа N и K (\(2 <= N <= 2000\); \(1 <= K <= 2000\)) — количество зданий промзоны и количество карт соответственно. Вход в промзону находится в здании с номером 1, а склад — в здании с номером N.
- в последующих строках находится информация об имеющихся картах. Первая строка описания i-ой карты содержит число ri — количество дорог, обозначенных на i-ой карте;
- затем идут ri строк, содержащие по два натуральных числа a и b (\(1 <= a\), \(b <= N\); \(a ? b\)), означающих наличие на i-ой карте дороги, соединяющей здания a и b. Суммарное количество дорог, обозначенных на всех картах, не превышает 300 000 (\(r_1 + r_2 + … + r_K <= 300 000\)).

Выходные данные: выведите одно число — минимальную сумму расходов сталкера. В случае, если до склада добраться невозможно, выведите число –1.

 

 

Примеры

№	Входные данные	Выходные данные
1	12 4 4 1 6 2 4 7 9 10 12 3 1 4 7 11 3 6 3 2 5 4 11 8 9 5 3 10 10 7 7 2 12 3 5 12	3

Правительство некоторой всем известной страны решило глобально перестроить дорожную систему – оно уже успело разрушить все дороги, и теперь нужно выстроить дорожную сеть заново. Новые двусторонние дороги можно строить между любыми двумя городами, и стоимость постройки дороги равна расстоянию между соответствующими городами. Однако в некоторых случаях ландшафт позволяет построить дорогу за другую цену, такие пары городов называются особыми. Правительство решило первым делом соединить два главных города данной страны – А и Б. Вам поручили разработать план постройки дорог, при котором суммарная стоимость всех построенных дорог будет минимально возможной, и при этом по построенным дорогам можно будет добраться из города А в город Б.

Формат входных данных
Первая строка содержит число N – количество городов в стране (\(1\leq N\leq10^4\)). Каждая из последующих N строк содержит по два целых числа, xi и yi – координаты соответствующего города (\(|x|, |y| \leq 10^6\) ). Далее содержится число M – количество особых пар городов (\(0\leq M \leq min(10^4, N(N-1)/2)\). Далее в M строках содержится описание особых дорог, каждое состоит из трех целых чисел: u, v – пара различных городов, между которыми проходит особая дорога, и w – стоимости постройки соответствующей дороги (\(1 \leq u,v \leq N, 0 \leq w \leq 10^6\)). В последней строке содержатся номера городов А и Б (от 1 до N).

Формат выходных данных
Выведите одно число – искомую минимальную длину. Ваш ответ должен отличаться от правильного не более чем на 10⁻⁵.
 

Вам дано описание дорожной сети страны. Ваша задача – найти длину кратчайшего пути между городами А и B.

Формат входных данных
Сеть дорог задана во входном файле следующим образом: первая строка содержит числа N и K (1<=N<=100000, 0<=K<=300000), где K – количество дорог. Каждая из следующих K строк содержит описание дороги с двусторонним движением – три целых числа ai, bi и li (1aibiN, 1li106). Это означает, что имеется дорога длины li, которая ведет из города ai в город bi. В последней строке находятся два числа А  и В  – номера городов, между которыми надо посчитать кратчайшее расстояние (1<=A,B<=N )

Формат выходных данных
Вы должны вывести в выходной файл единственное число – расстояние между требуемыми городами. Если по дорогам от города А  до города В  доехать невозможно, выведите –1.
 

Дан неориентированный невзвешенный граф. Для него вам необходимо найти количество вершин, лежащих в одной компоненте связности с данной вершиной (считая эту вершину).

Входные данные: В первой строке входных данных содержатся два числа: N и S (1 ≤ N ≤ 100; 1 ≤ S ≤ N), где N – количество вершин графа, а S – заданная вершина. В следующих N строках записано по N чисел – матрица смежности графа, в которой 0 означает отсутствие ребра между вершинами, а 1 – его наличие. Гарантируется, что на главной диагонали матрицы всегда стоят нули.

Выходные данные: Выведите одно целое число – искомое количество вершин.

Примеры

№	Входные данные	Выходные данные
1	3 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0	3

Напишите программу, которая будет находить расстояния в неориентированном взвешенном графе с неотрицательными длинами ребер, от указанной вершины до всех остальных. Программа должна работать быстро для больших разреженных графов.

Формат входных данных

В первой строке входных данных задано число NUM — количество различных запусков алгоритма Дейкстры (на разных графах). Далее следуют NUM блоков, каждый из которых имеет следующую структуру.

Первая строка блока содержит два числа N и M, разделенные пробелом — количество вершин и количество ребер графа. Далее следуют M строк, каждая из которых содержит по три целых числа, разделенные пробелами. Первые два из них в пределах от 0 до N–1 каждое и обозначают концы соответствующего ребра, третье — в пределах от 0 до 20000 и обозначает длину этого ребра. Далее, в последней строке блока, записанное единственное число от 0 до N–1 — вершина, расстояния от которой надо искать.

Количество различных графов в одном тесте NUM не превышает 5. Количество вершин не превышает 60000, рёбер — 200000.
 

Формат выходных данных

Выведите на стандартный выход (экран) NUM строк, в каждой из которых по N_i чисел, разделенных пробелами — расстояния от указанной начальной вершины взвешенного неориентированного графа до его 0-й, 1-й, 2-й и т. д. вершин (допускается лишний пробел после последнего числа). Если некоторая вершина недостижима от указанной начальной, вместо расстояния выводите число 2009000999 (гарантировано, что все реальные расстояния меньше).
 

• Добавить букву в конец слова, находящегося сейчас на принтере.
• Удалить последнюю букву из слова, находящегося сейчас на принтере. Эту операцию можно делать, только если слово содержит хотя бы одну букву.
• Напечатать слово, находящееся на принтере.

Примеры

№	Входные данные	Выходные данные
1	3 1 2 1 3	2
2	4 2 3 3 1 2 4	3

Замечание