Problem statement정점 $n$개인 무방향 그래프 $G$가 주어진다. 정점이 $k$개인 path $P_k$와의 cartesian product $G \square P_{k}$의 cartesian product의 스패닝 트리의 개수를 구하여라. $n \le 500$, $k \le 10^{18}$.Matrix-tree theorem그래프 $G$의 Laplacian 을 $L_{G} := D_{G} - A_{G}$로 쓰자. $L_{G}$는 real symmetric matrix이고, positive semidefinite이므로 양의 실수 고윳값을 갖는다. Connected graph $G$에 대해 $L_{G}$는 rank $n-1$이 되는데, non-zero eigenvalue를 $\lambda_{1..

Correlation clustering은 그래프의 정점들을 cluster들로 분할하는데, 각 간선 $e$에는 두 종류의 weight $w_{e}^{+}$와 $w_{e}^{-}$가 있다. 두 endpoint가 같은 cluster에 있으면 $w_{e}^{+}$점, 다른 cluster에 있으면 $w_{e}^{-}$점을 얻는다. 목표는 점수의 합을 최대화하는 clustering을 찾는 것이다. 이 문제는 NP-hard임이 알려져 있고, Max cut처럼 SDP를 이용한 constant factor approximation이 알려져 있다.이번에도 직관적인 $0.5$-approximation이 있는데, 모든 정점을 한 cluster에 놓거나 / 정점을 다 다른 cluster에 두거나 둘 중 나은 것이 최적해의 절..

https://www.acmicpc.net/problem/25510https://infossm.github.io/blog/2022/08/18/CharPoly/Division-Free Determinant에 대해 위 문제를 내고 글도 썼는데, 최근 훨씬 간단한 알고리즘이 있다고 해서 정리해보려고 한다.원본 글에 달린 것과 동일하게 $\mathcal{O}(n^4)$에 동작하는 division-free characteristic polynomial 알고리즘이다.Algorithm$n \times n$ 행렬 $A = (a_{ij})$에 대해, $A_{i}$를 $i\dots n$번째 행, 열만 따와서 만든 크기 $n-i+1$의 정사각행렬이라고 하자. 당연히 $A_{1} = A$이다.$p_{1}(x) = \det(x..

Lindström–Gessel–Viennot lemma는 DAG의 non-intersecting path를 셀 때 사용할 수 있는 공식이다.$G = (V, E)$에서 $2n$개의 정점 $a_{1}, \cdots, a_{n}$, $b_{1}, \cdots, b_{n}$을 생각하자. 어떤 두 path가 intersecting하다는 것은 둘 사이에 공통된 정점이 있다는 것이다. path tuple $P = (P_{1}, \cdots, P_{n})$에 대해 $P_{i}$가 $a_{i}$를 $b_{\sigma(i)}$로 보내고, $\sigma$가 순열이면 이러한 $P$를 path system이라고 하자. $P$가 non-intersecting이면 non-intersecting path system이라고 부르고, ..

https://www.acmicpc.net/problem/21268솔루션에서 Tellegen's Principle을 인용하고 있어서 지난 포스트와 연관해 작성해본다. 머리 좋은 사람들은 아마 생각하지 않고도 풀 수 있을 것 같다.Without Tellegen's principle$E_{k} = \sum_{i = 1}^{n} C_{i} \prod_{j = 1}^{k} (A_{i} + B_{j})$를 답이라고 하자.$i$와 관련한 항들을 사부작거리다보면, $P_{j} = \sum_{i = 1}^{n} C_{i}A_{i}^{j}$를 미리 계산해두면 편할 것 같다.$\sum_{j} F_{k, j}x^{j} = (x+B_1)(x+B_2)\cdots (x+B_{k})$라고 두면, $E_{k} = \sum_{j} P..

오늘 다룰 Max Cut 문제는 non-negative weighted undirected graph $G = (V, E, w)$에 대해서 $S \subseteq V$를 골라서 $vE(S, V - S)$의 weight 합을 최대화하는 문제이다. 다항 시간 알고리즘이 알려진 min cut에 비해 이 문제는 NP-hard임이 알려져 있다.NP-hard problem의 경우 여러 근사 알고리즘들이 존재하는데, 가장 naive한 알고리즘부터 생각해보자. 임의의 $S \subseteq V$에 대해 $E(S, V-S)$의 weight 합, 즉 $\sum_{e \in E(S, V-S)} w(e)$를 $w(\partial S)$라고 표기하자. $w(\partial S)$의 가능한 최댓값, 즉 MAX CUT을 $\mat..

Bostan-Mori algorithm흔히 "선형 점화식의 $N$번째 항"을 구하는 알고리즘으로 알려진 방법이다. 사실은 보다 일반적으로, $P(x)/Q(x)$ 꼴의 rational power series의 $N$차항 계수를 구하는 데 사용할 수 있다.Theorem. $\deg P 어떤 다항식 / power-series의 $N$차항 계수를 $[x^N]f(x)$로 쓴다.$\mathcal{M}(d)$는 $\mathbb{F}[x]$의 두 $d$차 다항식을 곱하는 데 걸리는 시간이다. Computer algebra에서는 sublogarithmic factor를 따지지만, PS 범위에서는 $\mathcal{M}(d) = O(d\log d)$로 생각해도 무방하다.$\mathbb{F}$는 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈..

BOI 2016 Swap순열 $x_1, \cdots, x_n$ 이 주어질 때, $i = 2, \cdots, n$ 에 대해 (순서대로) $x _ {[i/2]}$와 $x _ i$ 를 스왑할 수 있는 기회가 한 번씩 주어진다. 이를 적절히 사용하여 만들 수 있는 사전 순 최소 순열을 구하여라.풀이$x_i$의 후보는 $x_i, x_{2i}, x_{2i+1}$ 셋 뿐이고, 사전 순 최소를 생각하면 이 중 최소인 값이 $i$번 자리에 들어가는 것이 당연하다.(자명한 경우) $i$번 자리에 $x_i$ 또는 $x_{2i}$가 들어가는 경우, $(2i, 2i+1)$번 자리가 각각 $(x_{2i}, x_{2i+1}), (x_{i}, x_{2i+1})$로 강제된다.(비자명한 경우) 하지만 $x_{2i+1}$이 들어가는 경우..