有一个正
n
n
n 边形,每个点的颜色为红色,蓝色,绿色中的其中一种。保证每种颜色至少出现一次且
n
n
n 边形上相邻的两个点颜色不同。你想要连接
n
−
3
n−3
n−3 条对角线,使得对角线把整个图形分成了
n
−
2
n−2
n−2 个三角形(即三角剖分),并且每个三角形三个顶点颜色两两不同。任意输出一种方案即可,如果无解输出 Impossible!
n ≤ 1 0 6 n\le10^6 n≤106
如果某种颜色在 n n n 个点中只出现一次,那么所有三角形都有这个颜色所在的点,所以只能把这个点连向所有其他点,判断是否可行。
考虑
n
2
n^2
n2 的暴力。枚举
j
,
k
j,k
j,k,那么由三个点
1
,
j
,
k
1,j,k
1,j,k 构成的三角形把多边形分成了外面的三份(下面的三角形顶点颜色都符合条件)。看下图,点
1
,
4
,
9
1,4,9
1,4,9 所构成的三角形把这个十边形分成红色
1
,
2
,
3
1,2,3
1,2,3 三份
然后考虑每一份的情况,设有边相连的点为 l , r l,r l,r,在一个块中枚举 x x x,由三个点 l , r , x l,r,x l,r,x 构成的三角形把这个块分成两份。图中点 4 , 6 , 9 4,6,9 4,6,9 构成的三角形把块分成蓝色 1 , 2 1,2 1,2 两部分,发现这里分下去形式相同,所以这里可以递归下去,再加一个记忆化, f i , j f_{i,j} fi,j 表示从点 i i i 到 j j j 的块是否能三角剖分,这样的时间复杂度是 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) 的。
由于这样分下去最终一定会无法再分,说明若有解,在多边形上必有连续三个顶点颜色互不相同(它们构成的三角形是无法再分的)。这时把中间的点删去(因为这个点后面不会再用到),这样变成了
n
−
1
n-1
n−1 边形,这样就可以递归考虑下去,不停的删点,如果点数大于三但是不能再删下去就是无解。这样操作的前提是任意颜色数量都大于
1
1
1,因为如果把只剩一种颜色的点删去了,本来可能有解,被你搞成无解了。
这时候还有一个问题,有没有可能找到了三个连续定点,删去中间这个就不行了,而选其他的三个删中间的就行了?其实不会,如果删去的点的颜色数量只剩两个,假设这两个点“删去”了,那么现在相邻两个点颜色要互异,否则无解,跟删哪个点没有关系;如果有删去的点的颜色数量有很多,由归纳法得知任意删去一个即可。
实现上可以用链表来维护点。时间复杂度 O ( n ) O(n) O(n)。
代码如下
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=1e6+1;
int n,bj[N],num[3];
char s[N];
int head,nxt[N],pre[N],col[N],cnt,sz;
vector<pair<int,int> > ans;
void dfs(int now)
{
if(sz==3||bj[now]) return;
if(num[0]==1||num[1]==1||num[2]==1){
int now=head;
for(int i=1;i<=sz;i++){
if(num[col[now]]==1) break;
now=nxt[now];
}
int i=nxt[now];
for(;nxt[i]!=now;i=nxt[i]){
if((col[now]^col[i]^col[nxt[i]])!=3) cout<<"Impossible!",exit(0);
if(i!=nxt[now]) ans.push_back(make_pair(now,i));
}
for(auto i:ans) cout<<i.first<<" "<<i.second<<"\n";
exit(0);
}
if(col[pre[now]]^col[nxt[now]]^col[now]==3){
ans.push_back(make_pair(pre[now],nxt[now]));
bj[now]=1;
num[col[now]]--;
nxt[pre[now]]=nxt[now];
pre[nxt[now]]=pre[now];
head=nxt[now];
sz--;
dfs(pre[now]);
dfs(nxt[now]);
}
}
int main()
{
freopen("polygon.in","r",stdin);
freopen("polygon.out","w",stdout);
cin.tie(0)->sync_with_stdio(0);
cin>>n>>(s+1);
head=1;
for(int i=1;i<=n;i++){
num[s[i]=='R'?0:s[i]=='G'?1:2]++;
col[++cnt]=(s[i]=='R'?0:s[i]=='G'?1:2);
pre[cnt]=cnt-1;
nxt[cnt-1]=cnt;
}
nxt[cnt]=1;
pre[1]=cnt;
if(!num[0]||!num[1]||!num[2]) goto a;
sz=n;
for(int i=1;i<=n;i++) dfs(i);
a:cout<<"Impossible!";
}