题目描述
下课铃声响起,机房里的两位女生从座位上站起来。(下面用 $\mathbf{X1},\mathbf{X2}$ 代指两人)
$\mathbf{X2}$:省选前的集训真难熬啊……听课、考试、讲评、补题——对于现在的我来说,即使在梦里想到一道数据结构题,也会不由自主地开始思考吧。
$\mathbf{X1}$:重复训练对我来说似乎并不是什么负担,但我确实感觉到解决题目带来的愉悦感在最近逐渐减弱了。也许我们需要一些精神上的“刺激”:一些不拘泥于繁复技术的智力游戏,来让我们找回对于数学和算法的兴趣。
$\mathbf{X2}$:咦,我好像收到了一封用英文写的短信,似乎是……数学书上的一些片段。
$\mathbf{X1}$:我来翻译一下短信的内容。
定义:本文所述的树是归纳定义的:单独的结点构成一棵树,以一棵树作为左(或右)孩子可以构成一棵树,以两棵树分别作为左、右孩子也可以构成一棵树。仅由以上规则用有限步生成的所有结构被称为树。
$\mathbf{X2}$:也就是说,这里所说的树是指非空、有根、区分左右孩子的二叉树。
$\mathbf{X1}$:的确如此。接下来书上定义了两棵树的同构。
定义:称两棵树 $T, T'$ 同构,记做 $T\equiv T'$,由以下四条规则定义:
- 由单独结点构成的树是彼此同构的;
- 如果两棵树的根结点均只有左子树,并且它们的左子树同构,那么这两棵树是同构的;
- 如果两棵树的根结点均只有右子树,并且它们的右子树同构,那么这两棵树是同构的;
- 如果两棵树的根结点均有左、右子树,并且它们的左、右子树分别对应同构,那么这两棵树是同构的。
很明显,同构关系构成了所有树上的一个等价关系。为了方便,我们将同构的树看作相同的树。
$\mathbf{X2}$:将同构的树看成相同的树就是说树的结点是彼此相同的。简单地说,两棵树同构当且仅当他们在结点无标号、区分左右孩子的意义下相同;我们说两棵树不同,当且仅当它们不同构。
$\mathbf{X1}$:书里还定义了树的叶子:和通常的定义一样,叶子指没有任何孩子的结点。
$\mathbf{X2}$:这和我们熟悉的定义完全一致。嘛,数学家真是有点啰嗦……恐怕只有 $\mathbf{X3}$ 那种家伙会喜欢这种做派吧。
$\mathbf{X1}$:我倒是对此不太反感——比起基于经验的“直觉”,准确的定义和严谨的证明还是更加让人安心。你看,下一个定义就没有那么直观了。
定义:称一棵树 $T$ 单步替换成为 $T'$,如果将 $T$ 的某一叶子结点替换为另一棵树 $T''$ 得到的树与 $T'$ 同构,记做 $T \rightarrow T'$;称一棵树 $T$ 替换成为 $T'$,记做 $T\rightarrow^{\star} T'$,如果存在自然数 $n\ge1$ 和树 $T_1, T_2, \dots, T_n$,使得 $T\equiv T_1, T_2, \dots, T_n\equiv T'$。
$\mathbf{X2}$:我来想想……所谓替换,就是删掉某个叶子结点并在对应的位置放入另一棵树,就像那个叶子结点“长出了”一个更大的子树一样;一棵树替换成为另一棵树,说明它可以经由零次、一次或多次单步替换得到那棵树。哦……我明白了!举例来说,任何一棵树都可以替换成它本身,换言之对于树 $T$,都有 $T\rightarrow^{\star} T$。下面这个图片可以帮助理解单步替换和替换的含义。
定义:对于一棵树 $T$,定义 $\operatorname{grow}(T)$ 表示 $T$ 所能替换构成的树的集合,即 $\operatorname{grow}(T) = {T' \mid T \rightarrow^\star T'}$。更近一步,如果 $\mathscr T = {T_1, T_2, \dots, T_n}$ 是一个树的有限集合,定义 $\operatorname{grow}(\mathscr T)$ 为所有 $\operatorname{grow}(Ti)$ 的并集,其中 $i = 1, 2, \dots, n$。即 $$ \operatorname{grow}(\mathscr T) = \bigcup{T_i \in \mathscr T} \operatorname{grow}(T_i) $$ $\mathbf{X2}$:我们把 $\operatorname{grow}(T)$ 称作树的集合 $T$ 所生长得到的集合吧——也就是说,树的集合 $T$ 所生长得到的集合包含所有可以被某个 $T \in \mathscr T$ 替换得到的树。不妨把树的集合叫做树林。不太严谨地说,一个树林所生长得到的新树林就是其中所有树、以所有可能的方式生长得到的树林。显而易见,一个非空树林所生长得到的树林都是无穷树林。
但这个无穷树林,或者说 $\operatorname{grow}(\mathscr T)$ ,并不一定包含所有的树——更进一步,它甚至不一定包含“几乎所有”的树。
$\mathbf{X1}$:让我来补充一下:我们称一个树林是几乎完备的(或称几乎包含了所有的树),如果仅有有限多的树不在其中。对于一个有限树林 $\mathscr T$ ,$\operatorname{grow}(\mathscr T)$ 要么包含了所有的树,要么包含了几乎所有的树,要么存在无穷多棵树不在其中。如果这是一道OI 题,出题人一定会在样例中给出三种情况的例子吧。书上的关键定理也用了和我们相同的定义。
定理(几乎完备的可判定性):一个树的集合是几乎完备的,如果仅有有限棵树不在其中。那么,对于一个给定的树的有限集合 $\mathscr T$,存在高效的算法判定 $\operatorname{grow}(\mathscr T )$ 是否是几乎完备的。
$\mathbf{X2}$:这个问题变成一个纯粹的 OI 题目了!让我用我们的语言来重述一下题意:给定一个有限大小的树林 $T$ ,判定 $\operatorname{grow}(\mathscr T )$ 是否是几乎完备的,即是否仅有有限棵树不能被树林中所包含的树生长得到。
$\mathbf{X1}$:也就是说,给定一个有限的树的集合 $\mathscr T$ ,判定是否仅有有限个树 $T$,满足 $T \notin \operatorname{grow}(\mathscr T)$。所谓 $T \notin \operatorname{grow}(\mathscr T)$,就是说不存在 $T' \in \mathscr T$,使得 $T'\rightarrow ^\star T$。这和通常的 OI 题目的确非常不同:我甚至没有想到这个问题的一个算法。
$\mathbf{X2}$:我也一样,不过我很久没有感受到这种解决未知问题的冲动了。
输入格式
从文件 surreal.in
中读入数据。
本题有多组测试数据,输入文件的第一行包含一个正整数 $T$,表示测试数据的组数。接下来包含恰好 $T$ 组测试数据,每组测试数据具有以下的格式:
第一行是一个正整数 $m$,表示树的集合中树的个数。接下来按照以下格式输入 $m$ 棵树:
-
首先是一个正整数 $n$,表示树中的结点个数,结点编号为 $1, 2, \dots, n$;
-
接下来 $n$ 行每行两个非负整数,其中第 $i$ 行从左到右包含用空格隔开的 $l_i$ 和 $r_i$,分别表示 $i$ 号结点左、右孩子结点的编号。如果左(或右)孩子不存在,那么 $l_i$ (或 $r_i$)为 $0$。当然,叶结点一定满足 $l_i = r_i = 0$。
- 输入数据保证构成一棵以 $1$ 号结点作为根结点的树。请注意:结点的编号只是为了方便输入,任何同构的树都被视为是相同的。
所输入的 $m$ 棵树中可能存在彼此同构的树;如果去除这些重复的树(即每种同构的树只留下一个),它们可以构成一个树的集合 $\mathscr T$。你需要判定这一树的集合所生长得到的集合 $\operatorname{grow}(\mathscr T )$ 是否是几乎完备的。
输出格式
输出到文件 surreal.out
中。
输出包含 $T$ 行,分别表示 $T$ 组测试数据的答案。其中,第 $i$ 行输出一个字符串:如果第 $i$ 组测试数据所输入的树的集合所生长得到的集合是几乎完备的(换言之,仅有有限棵树不能被其生长得到),那么输出 Almost Complete
;否则输出 No
。请注意输出字符串的拼写和大小写。
样例 1
input
1
1
1
0 0
output
Almost Complete
这一样例仅包含一组测试数据,其中树的集合 $\mathscr T$ 仅包含一棵由单个结点构成的树。由于单个结点可以删去唯一的叶子结点,一步替换得到任何树,$\operatorname{grow}(\mathscr T )$ 包含了所有树,自然是几乎完备的。
样例 2
input
1
3
3
2 3
0 0
0 0
2
2 0
0 0
2
0 2
0 0
output
Almost Complete
这一样例仅包含一组测试数据,其中树的集合 $\mathscr T$ 包含三棵树,如下图所示。容易发现,仅有单个结点构成的树不在 $\operatorname{grow}(\mathscr T )$ 中,其包含了几乎所有树,因而是几乎完备的。
样例 3
input
1
2
3
2 3
0 0
0 0
2
2 0
0 0
output
No
这一样例仅包含一组测试数据,其中树的集合 $\mathscr T$ 包含两棵树。容易发现,对于所有的 $n\ge 2$,包含 $n$ 个结点,每个非叶结点仅有右孩子的链状树都不在 $\operatorname{grow}(\mathscr T)$ 中,因而存在无穷多棵树不在 $\operatorname{grow}(\mathscr T )$ 中,$T$ 不是几乎完备的。
见附加文件中的 surreal4.in
与 surreal4.ans
。
见附加文件中的 surreal5.in
与 surreal5.ans
。
见附加文件中的 surreal6.in
与 surreal6.ans
。
数据范围与提示
全部数据满足:$\sum n\le 2\times 10^6$,$\sum m\le 2\times 10^6$,$\max h \le 2\times 10^6$,$T\le 10^2$。其中,$\sum n$ 表示这一测试点所有测试数据中所出现的所有树的结点个数之和;$\sum m$ 表示这一测试点中所有测试数据中所出现的树的个数;$\max h$ 表示这一测试点中所出现的所有树的最高高度(仅包含一个结点的树高度为 $1$)。下表中的表项 $\sum n$,$\sum m$ 和 $\max h$ 含义与上面相同,描述了每一组测试点的数据范围。
特殊性质:下面是下表中会涉及的四种特殊性质的解释。
-
特殊性质 $1$:对于这一测试点中的每一组测试数据,都有 $m\le 4$,即树的集合中包括不超过 $4$ 棵树;
-
特殊性质 $2$:对于这一测试点中的每一组测试数据,树的集合中所有的树具有相同的高度;
-
特殊性质 $3$:对于这一测试点中的每一组测试数据,树的集合仅包含链(换言之,每个非叶结点仅包含一个孩子);
-
特殊性质 $4$:对于这一测试点中的每一组测试数据,树的集合仅包含满足以下两个条件之一的树:
-
每个非叶结点仅包含一个孩子;
- 恰好有两个叶结点,它们具有相同的父结点,并且除这三个结点外,其余结点均有且仅有一个孩子。
-
每个测试点的具体限制见下表:
测试点编号 | $T$ | $\sum n$ | $\sum m$ | $\max h$ | 特殊性质 |
---|---|---|---|---|---|
$1$ | $100$ | $\le 1000$ | $\le 1000$ | $\le 1$ | |
$2$ | $100$ | $\le 1000$ | $\le 1000$ | $\le 2$ | 性质 $1$ |
$3$ | $100$ | $\le 1000$ | $\le 1000$ | $\le 2$ | 性质 $1$ |
$4$ | $100$ | $\le 10^6$ | $\le 10^6$ | $\le 4$ | |
$5$ | $100$ | $\le 10^6$ | $\le 10^6$ | $\le 5$ | 性质 $2$ |
$6$ | $100$ | $\le 10^6$ | $\le 10^6$ | $\le 8$ | |
$7$ | $100$ | $\le 10^6$ | $\le 10^6$ | $\le 9$ | 性质 $2$ |
$8$ | $100$ | $\le 10^6$ | $\le 10^6$ | $\le 10$ | |
$9$ | $100$ | $\le 10^6$ | $\le 10^6$ | $\le 10^6$ | 性质 $3$ |
$10$ | $20$ | $\le 1000$ | $\le 100$ | $\le 1000$ | 性质 $4$ |
$11$ | $20$ | $\le 2000$ | $\le 2000$ | $\le 2000$ | 性质 $4$ |
$12$ | $20$ | $\le 10^5$ | $\le 10^5$ | $\le 10^5$ | 性质 $4$ |
$13$ | $20$ | $\le 2\times 10^5$ | $\le 2\times 10^5$ | $\le 2\times 10^5$ | 性质 $4$ |
$14$ | $20$ | $\le 800$ | $\le 200$ | $\le 800$ | |
$15$ | $20$ | $\le 1000$ | $\le 100$ | $\le 1000$ | |
$16$ | $20$ | $\le 2000$ | $\le 2000$ | $\le 2000$ | |
$17$ | $40$ | $\le 3\times 10^5$ | $\le 3\times 10^5$ | $\le 3\times 10^5$ | |
$18$ | $40$ | $\le 6\times 10^5$ | $\le 6\times 10^5$ | $\le 6\times 10^5$ | |
$19$ | $40$ | $\le 9\times 10^5$ | $\le 9\times 10^5$ | $\le 9\times 10^5$ | |
$20$ | $40$ | $\le 1.2\times 10^6$ | $\le 1.2\times 10^6$ | $\le 1.2\times 10^6$ | |
$21$ | $40$ | $\le 1.5\times 10^6$ | $\le 1.5\times 10^6$ | $\le 1.5\times 10^6$ | |
$22$ | $40$ | $\le 2\times 10^6$ | $\le 2\times 10^6$ | $\le 2\times 10^6$ | |
$23$ | $40$ | $\le 2\times 10^6$ | $\le 2\times 10^6$ | $\le 2\times 10^6$ | |
$24$ | $40$ | $\le 2\times 10^6$ | $\le 2\times 10^6$ | $\le 2\times 10^6$ | |
$25$ | $40$ | $\le 2\times 10^6$ | $\le 2\times 10^6$ | $\le 2\times 10^6$ |