CSP-S 2023 第一轮 第35题：完善程序（第 19 题）第 2 空

题目

（第 $k$ 小路径）给定一张 $n$ 个点 $m$ 条边的有向无环图，定点编号从 $0$ 到 $n-1$，对于一条路径，我们定义“路径序列”为该路径从起点出发依次经过的顶点编号构成的序列。求所有至少包含一个点的简单路径中，“路径序列”字典序第 $k$ 小的路径。保证存在至少 $k$ 条路径。上述参数满足 $1 \le n,m \le 10^5, 1 \le k \le 10^{18}$。

在程序中，我们求出从每个点出发的路径数量。超过 $10^{18}$ 的数都用 $10^{18}$ 表示。然后我们根据 $k$ 的值和每个顶点的路径数量，确定路径的起点，然后可以类似地依次求出路径中的每个点。

试补全程序。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

const int MAXN = 100000;
const long long LIM = 1000000000000000000ll;

int n, m, deg[MAXN];
std::vector<int> E[MAXN];
long long k, f[MAXN];

int next(std::vector<int> cand, long long &k) {
    std::sort(cand.begin(), cand.end());
    for (int u : cand) {
        if (①) return u;
        k -= f[u];
    }
    return -1;
}

int main() {
    std::cin >> n >> m >> k;
    for (int i = 0; i < m; ++i) {
        int u, v;
        std::cin >> u >> v; // 一条从u到v的边
        E[u].push_back(v);
        ++deg[v];
    }
    std::vector<int> Q;
    for (int i = 0; i < n; ++i)
        if (!deg[i]) Q.push_back(i);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        int u = Q[i];
        for (int v : E[u]) {
            if (②)
                Q.push_back(v);
            --deg[v];
        }
    }
    std::reverse(Q.begin(), Q.end());
    for (int u : Q) {
        f[u] = 1;
        for (int v : E[u])
            f[u] = ③;
    }
    int u = next(Q, k);
    std::cout << u << std::endl;
    while (④) {
        ⑤;
        u = next(E[u], k);
        std::cout << u << std::endl;
    }
    return 0;
}

②处应填（）

选项

• A. deg[v] == 1
• B. deg[v] == 0
• C. deg[v] > 1
• D. deg[v] > 0

答案

A

题解

答案是 A. deg[v] == 1。

这里在进行拓扑排序，deg[v] 表示顶点 v 当前的入度。处理边 u → v 时，要把 v 的入度减一；如果减完变成 0，就将它加入队列。

注意，程序是先判断，再减一：

``cpp if (deg[v] == 1) Q.push_back(v); --deg[v]; ``

因此，判断时入度应为 1，这样执行 --deg[v] 后恰好变成 0。