「学习笔记」竞赛图

发布时间 2023-07-06 22:43:45作者: Saintex

估计没什么用,所以只是娱乐向。


定义:\(n\) 个点,任意两点之间有且仅有一条有向边的图叫竞赛图,这个名称很形象吧。

  • 一定存在一条哈密顿路径,存在哈密顿回路的充要条件是这个竞赛图强连通。

  • 的每一个强连通都存在哈密顿环。数学归纳法证明。

  • 缩点后是一条链。用上面那条性质可以证明。

  • \(x\) 的出度大于 \(y\) 的出度,则一定存在一条 \(x\)\(y\) 的路径。利用缩点后是一条链证明。

  • 竞赛图没有自环,没有二元环;若竞赛图存在环,则一定存在三元环。

  • 兰道定理:将图每个点的出度排序,若 \(\forall k, \sum_{i=1}^kd_k \geqslant \binom k 2\),且 \(k=n\) 时取等,那么这个图是竞赛图。反之也成立。


CF1498E Two Houses
发现竞赛图中如果入度大的点 \(x\) 可以到达入度小的点 \(y\),则这两个点强联通。

证明:结合性质 \(x\) 的出度小于 \(y\) 的出度,所以 \(y\) 一定能到达 \(x\)。如果 \(x\) 能到达 \(y\),就强联通了。

所以直接排序后从大到小询问即可。

也有一种 无需询问 的方法:我们将点的入度从小到大排序。如果前 \(k\) 个点,\(\sum d_i=\binom k 2\) ,设上一个这样的 \(k\)\(las\),那么 \([las+1,k]\) 是一个强联通分量。通过这种方式我们可以找出所有的强联通分量,所以直接计算答案。

证明:发现竞赛图中强联通分量的度数区间一定连续,这个可以通过想象缩点后的那条链得出。设第一个 SCC 为集合 \(L\),大小为 \(l\),后面的点为集合 \(R\),大小为 \(r\)。则 \(L\) 的入度和为 \(\binom l 2\),而 \(L\rightarrow R\) 的边有 \(lr=sum_{i\in R}l\) 个,所以减一下 \(R\) 内部的边有 \(\binom r 2\) 个,所以 \(R\) 是一个 SCC。至于 \(L+R\) 为什么不是 SCC,可以感性理解得出。


CF1514E Baby Ehab's Hyper Apartment