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[BZOJ4455][UOJ185][Zjoi2016]小星星(树形DP+容斥)


将问题抽象化:
一个 n 个节点的树,和一个 n 个节点的图,要求给树上的每个节点编号,使得编号是一个 1 n 的排列,并且要满足树上任意一条边 ( u , v ) ,图中一定要有边 ( x u , x v ) x u 表示点 u 的编号),求方案数。
暴力的做法是定义状态 f [ i ] [ j ] [ S ] 表示节点 i 编号为 j i 的子树内的编号集合为 S 的方案数。
但是这样的瓶颈在于枚举子集,复杂度是 O ( n 3 × 3 n ) 的,显然TLE。
Q:为什么要记录 S 这一维?
A:要求中有「编号是一个 1 n 的排列」。
尝试把「编号是一个 1 n 的排列」这一条件去掉,就不用记录 S 了。
这样只需要定义 f [ i ] [ j ] 为在 i 的子树内,点 i 的编号为 j 的方案数。
而这时候会出现重复编号,怎么办呢?
容斥!
2 n 枚举 { 1 , 2 , . . . , n } 的一个子集 S ,强制规定树上每个点的编号必须是 S 的子集,然后每次 O ( n 3 ) 一次DP,总方案数为:
( | S | = n 的方案数 ) ( | S | = n 1 的方案数 ) + ( | S | = n 2 的方案数 ) . . .
复杂度降到 O ( n 3 × 2 n ) ,在UOJ上需要进行一定的常数优化。
代码:

#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
inline int read() {
    int res = 0; bool bo = 0; char c;
    while (((c = getchar()) < '0' || c > '9') && c != '-');
    if (c == '-') bo = 1; else res = c - 48;
    while ((c = getchar()) >= '0' && c <= '9')
        res = (res << 3) + (res << 1) + (c - 48);
    return bo ? ~res + 1 : res;
}
typedef long long ll;
const int N = 20, M = 40;
int n, m, ecnt, nxt[M], adj[N], go[M], tot, whi[N];
bool g[N][N], vis[N]; ll f[N][N], ans;
inline void add_edge(const int &u, const int &v) {
    nxt[++ecnt] = adj[u]; adj[u] = ecnt; go[ecnt] = v;
    nxt[++ecnt] = adj[v]; adj[v] = ecnt; go[ecnt] = u;
}
inline void dfs(const int &u, const int &fu) {
    int i, j; for (int e = adj[u], v; e; e = nxt[e]) {
        if ((v = go[e]) == fu) continue; dfs(v, u);
    }
    for (i = 1; i <= tot; i++) {
        int x = whi[i]; f[u][x] = 1;
        for (int e = adj[u], v; e; e = nxt[e]) {
            if ((v = go[e]) == fu) continue; ll sum = 0;
            for (j = 1; j <= tot; j++) {
                int y = whi[j]; if (!g[x][y]) continue; sum += f[v][y];
            }
            f[u][x] *= sum;
        }
    }
}
inline void solve() {
    int i; tot = 0; for (i = 1; i <= n; i++) if (vis[i]) whi[++tot] = i;
    dfs(1, 0); for (i = 1; i <= tot; i++)
        if (n - tot & 1) ans -= f[1][whi[i]]; else ans += f[1][whi[i]];
}
inline void Dfs(const int &dep) {
    if (dep == n + 1) return solve();
    vis[dep] = 0; Dfs(dep + 1);
    vis[dep] = 1; Dfs(dep + 1);
}
int main() {
    int i, x, y; n = read(); m = read();
    for (i = 1; i <= m; i++) x = read(), y = read(), g[x][y] = g[y][x] = 1;
    for (i = 1; i < n; i++) x = read(), y = read(), add_edge(x, y);
    Dfs(1); cout << ans << endl; return 0;
}
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