带权并查集解决奇偶性约束问题
首先需要理解题目中一个关键但隐蔽的限制条件。
可以将问题转化为前缀和的角度来思考:给定区间 [l, r] 中有奇数个 1,意味着前缀和 S[r] - S[l-1] 是奇数,即 S[r] 和 S[l-1] 的奇偶性不同。这里的 S 表示前缀和变量,这个性质具有传递性和对称性——如果 x 与 y 奇偶性相同,y 与 z 奇偶性相同,则 x 与 z 奇偶性相同。这种等价关系非常适合用并查集维护。
由于 N 可能很大(可达 10^9)而 M(约束个数)较小(最多 10000),显然需要离散化处理端点。使用带权并查集来维护奇偶关系,用 0 表示相同,1 表示不同(实际上可以扩展到用模 n 表示更一般的关系)。
带权并查集的核心实现:
int parent[N], weight[N];
int find(int x) {
if (parent[x] == x) return x;
int oldParent = parent[x];
parent[x] = find(parent[x]);
// 权值累加:到父亲节点权值 + 父亲节点到根节点权值
weight[x] += weight[oldParent];
return parent[x];
}
处理每条约束时,首先对端点 l-1 和 r 进行离散化映射,然后检查它们是否在同一集合中:
- 已在同一集合:说明两个端点之前已有关系。权重 weight[a] 表示 a 与根节点的关系,weight[b] 表示 b 与根节点的关系。根据异或运算,a 与 b 的奇偶关系为
weight[a] ^ weight[b]。如果这个值与约束给定的值(0 表示偶数个1,1 表示奇数个1)不相等,则出现矛盾,输出当前约束序号。 - 不在同一集合:需要合并两个集合。设 pa 是 a 的根,pb 是 b 的根,t 是约束值。可列出等式:
weight[pa] ^ weight[a] ^ weight[b] = t从而推导出:weight[pa] = weight[a] ^ weight[b] ^ t将 pa 指向 pb,并设置 weight[pa] 为该值。
完整代码实现(C++):
#include <iostream>
#include <unordered_map>
using namespace std;
const int MAXM = 10010;
unordered_map<int, int> mp;
int parent[MAXM], weight[MAXM], idx;
int find(int x) {
if (parent[x] != x) {
int orig = parent[x];
parent[x] = find(parent[x]);
weight[x] ^= weight[orig]; // 注意是异或操作,因为奇偶性只有两种状态
}
return parent[x];
}
int compress(int x) {
if (mp.find(x) == mp.end())
mp[x] = ++idx;
return mp[x];
}
int main() {
int n, m;
cin >> n >> m;
for (int i = 1; i <= MAXM; ++i)
parent[i] = i;
for (int i = 0; i < m; ++i) {
int l, r;
string type;
cin >> l >> r >> type;
int t = (type == "odd") ? 1 : 0;
int a = compress(l - 1), b = compress(r);
int pa = find(a), pb = find(b);
if (pa == pb) {
if ((weight[a] ^ weight[b]) != t) {
cout << i << endl;
return 0;
}
} else {
parent[pa] = pb;
weight[pa] = weight[a] ^ weight[b] ^ t;
}
}
cout << m << endl;
return 0;
}
关键技巧总结:
- 将区间奇偶性转化为端点奇偶关系的等价性(前缀和思想)。
- 用异或运算表示两种状态(奇偶相同为0,不同为1),符合模2域的特性。
- 离散化减少空间复杂度(从 O(N) 降到 O(M))。
- 带权并查集中权值的累积与合并通过异或实现,简洁高效。