SPOJ-OPTM Optimal Marks ★★(按位建图 && 最小割)

【题意】给出一个无向图，每个点有一个标号mark[i]，不同点可能有相同的标号。对于一条边(u, v)，它的权值定义为mark[u] xor mark[v]。现在一些点的标号已定，请决定剩下点的标号，使得总的边权和最小。（0 < N <= 500, 0 <= M <= 3000, 0 <= mark[i] <= 2^31-1） 胡伯涛神牛《最小割模型在信息学竞赛中的应用》中的例题。非常好的一道题！非常推荐！ 【思路】 我们把问题数学化就是：  Minimum  sigma(w_e) = sigma_{(u, v)∈E} ( mark(u) xor mark(v) ) 对于异或问题，我们发现这样的二进制按位运算各个二进制位之间是互不影响的，所以我们可以一位一位的做这类题。 那么我们的式子又可以进一步转化为： Minimum  sigma_{(u, v)∈E} { sigma_i=0~oo(2^i) • sigma(mark(u, i) xor mark(v, i)) } 这样我们就把mark的限制加强了：只可能是0或1。即这些点将分成两类。 再观察我们发现，xor运算，只有当u、v不同时结果才为1，即这样的有效边的两端点一定属于不同点集。这像什么？不就是割边嘛！~而题目正好又是要求最小，这样问题便转化为最小割了~    （要注意培养这种问题转化和模型发现的能力！） 那么具体的最小割网络G_N模型：建一个源点，向每一个标号为1的点连一条oo流量的边（后面解释为什么源点连标号1的点）；建一个汇点，向每一个标号为0的点连一条oo流量的边；原图中的边容量设为1加入到G_N中。求出来的最小割便是该二进制位下的标号xor的和最小的情况。 然而题目还要求输出所有点的标号，并且需要标号的和也最小。那么怎么保证标号的和最小呢？无非就是尽可能的取0。那么又该怎么做？ 首先先看怎么给那些未标号的点标号：容易想到最小割把网络分成了两个点集，那么显然每个点标号应该和它所在点集已标号的点一致，所以当然希望标号为0的点集点更多一些。然后注意我们划分点集是从源点开始dfs，那么这样划出来的最小割边集显然更偏向源点，即这样划分出来的S集点是最少的。于是源点当然连标号为1的点呐~ 【代码】  

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define MID(x,y) ((x+y)/2)
#define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
using namespace std;
const int MAXV = 505;
const int MAXE = 10005;
const int oo = 0x3fffffff;

/* Dinic-2.0-2013.07.21: adds template.  double & int 转换方便多了，也不易出错 ~*/
template 
struct Dinic{
    struct node{
        int u, v;
        T flow;
        int opp;
        int next;
    }arc[2*MAXE];
    int vn, en, head[MAXV];
    int cur[MAXV];
    int q[MAXV];
    int path[2*MAXE], top;
    int dep[MAXV];
    void init(int n){
        vn = n;
        en = 0;
        mem(head, -1);
    }
    void insert_flow(int u, int v, T flow){
        arc[en].u = u;
        arc[en].v = v;
        arc[en].flow = flow;
        arc[en].next = head[u];
        head[u] = en ++;

        arc[en].u = v;
        arc[en].v = u;
        arc[en].flow = 0;
        arc[en].next = head[v];
        head[v] = en ++;
    }
    bool bfs(int s, int t){
        mem(dep, -1);
        int lq = 0, rq = 1;
        dep[s] = 0;
        q[lq] = s;
        while(lq < rq){
            int u = q[lq ++];
            if (u == t){
                return true;
            }
            for (int i = head[u]; i != -1; i = arc[i].next){
                int v = arc[i].v;
                if (dep[v] == -1 && arc[i].flow > 0){
                    dep[v] = dep[u] + 1;
                    q[rq ++] = v;
                }
            }
        }
        return false;
    }
    T solve(int s, int t){
        T maxflow = 0;
        while(bfs(s, t)){
            int i, j;
            for (i = 1; i <= vn; i ++)  cur[i] = head[i];
            for (i = s, top = 0;;){
                if (i == t){
                    int mink;
                    T minflow = 0x3fffffff;
                    for (int k = 0; k < top; k ++)
                        if (minflow > arc[path[k]].flow){
                            minflow = arc[path[k]].flow;
                            mink = k;
                        }
                    for (int k = 0; k < top; k ++)
                        arc[path[k]].flow -= minflow, arc[path[k]^1].flow += minflow;
                    maxflow += minflow;
                    top = mink;
                    i = arc[path[top]].u;
                }
                for (j = cur[i]; j != -1; cur[i] = j = arc[j].next){
                    int v = arc[j].v;
                    if (arc[j].flow && dep[v] == dep[i] + 1)
                        break;
                }
                if (j != -1){
                    path[top ++] = j;
                    i = arc[j].v;
                }
                else{
                    if (top == 0)   break;
                    dep[i] = -1;
                    i = arc[path[-- top]].u;
                }
            }
        }
        return maxflow;
    }
};
Dinic  dinic;
int mark[MAXV];
bool if_mark[MAXV];
struct path{
    int u, v;
}p[MAXE];
bool vis[MAXV];
int st[MAXV];   //ST集
void dfs(int u){
    vis[u] = 1;
    st[u] = 1;
    for (int i = dinic.head[u]; i != -1; i = dinic.arc[i].next){
        if (dinic.arc[i].flow <= 0) continue;
        int v = dinic.arc[i].v;
        if (!vis[v]){
            dfs(v);
        }
    }
    return ;
}
int main(){
	int t;
	scanf("%d", &t);
	while(t --){
        int n, m;
        scanf("%d %d", &n, &m);
        for (int i = 1; i <= m; i ++){
            scanf("%d %d", &p[i].u, &p[i].v);
        }
        int k;
        mem(mark, 0);
        mem(if_mark, false);
        scanf("%d", &k);
        int maxn = 0;
        for (int i = 0; i < k; i ++){
            int u;
            scanf("%d", &u);
            scanf("%d", &mark[u]);
            maxn = max(maxn, mark[u]);
            if_mark[u] = true;
        }
        int oi = ceil(log(maxn)/log(2));
        for (int k = 0; k < oi; k ++){
            dinic.init(n+2);
            for (int i = 1; i <= n; i ++){
                if (!if_mark[i])
                    continue;
                if ((mark[i] & (1 << k))){
                    dinic.insert_flow(n+1, i, oo);
                }
                else{
                    dinic.insert_flow(i, n+2, oo);
                }
            }
            for (int i = 1; i <= m; i ++){
                dinic.insert_flow(p[i].u, p[i].v, 1);
                dinic.insert_flow(p[i].v, p[i].u, 1);
            }
            dinic.solve(n+1, n+2);
            mem(st, 0);
            mem(vis, 0);
            dfs(n+1);       //残留网络中dfs确定点S、T集
            for (int i = 1; i <= n; i ++){
                if (st[i] == 1 && !if_mark[i]){
                    mark[i] += (1 << k);
                }
            }
        }
        for (int i = 1; i <= n; i ++){
            printf("%d\n", mark[i]);
        }
	}
	return 0;
}