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#412. 雪降る道路

الإحصائيات

ロシアの多くの地点では冬季に雪が降る.ロシアには $N$ 個の都市があり,$0$ から $N-1$ までの番号が付けられている.ロシアには $N-1$ 本の道路があり,$0$ から $N-2$ までの番号が付けられている.道路 $i$($0 \le i \le N-2$)は,2 つの異なる都市 $A_i,B_i$($0 \le A_i < B_i \le N-1$)を双方向に結んでいる.ロシアのどの 2 つの異なる都市の間も,いくつかの道路を経由して行き来可能になっている.

各道路の降雪状況は日によって変化する.どの日付においても,各道路の降雪状況は,雪が降っているか,降っていないかのいずれかである.1 日のうちに降雪状況が変化することはない.

Anya と Boris はロシアの交通局で働いている.Anya は道路情報の管理部門,Boris は市民からの質問に回答する部門に所属している.市民からの質問は,ロシアの首都である都市 $0$ から他のある都市まで移動するためには,雪が降っている道路を最低でも何本通らなければならないか,というものである.Boris は通常,質問を受けた後に Anya とやり取りをして,市民に回答する.

この度,ロシアでは $Q$ 日間に渡りプログラミングコンテストの世界大会が開催されることとなった.大会期間中は,通信回線が混雑し,Anya と Boris が直接やり取りをすることが難しくなると予想される.そこで,Anya と Boris は,次の方法でやり取りをすることになった.

  • Anya は,1 日の始めにその日の降雪情報を受け取り,中継サーバにデータを送る.
  • Boris は,市民からの質問を受けると,中継サーバとやり取りをすることによって回答する.

ただし,Anya と Boris のやり取りには次の制約がある.

  • 中継サーバの容量は $L=1\,000$ ビットである.Anya は中継サーバに最大で $L$ ビットの情報しか格納できない.
  • 中継サーバに格納されているデータは,1 日の始めにすべて $0$ に初期化される.
  • Boris は,中継サーバとの 1 回のやり取りにより,指定した 1 ビットの情報を読み出すことができる.
  • 質問への回答のために Boris が中継サーバとやり取りできるのは,各質問ごとに高々 20 回までである.

交通局長と知り合いのあなたは,Anya と Boris の戦略を考えることとなった.

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課題

市民からの質問に正しく回答できる Anya と Boris の戦略を実装したプログラムを作成せよ.

実装の詳細

あなたは同じプログラミング言語で 2 つのファイルを提出しなければならない.

1 つ目のファイルは Anya.c または Anya.cpp という名前である.このファイルは Anya の戦略を実装したファイルであり,以下の 2 つのルーチンを実装していなければならない.プログラムは Anyalib.h をインクルードすること.

void InitAnya(int N, int A[], int B[])

この関数は各テストケースにおいて 1 回だけ呼び出される.

  • 引数 N は都市の個数を表す.
  • 引数 A[] と B[] はそれぞれ長さ $N-1$ の数列であり,道路の接続情報を表す.要素 A[i] および要素 B[i]($0 \le i \le N-2$)は道路 $i$ が都市 A[i] と B[i] を双方向に結んでいることを表す整数であり,$0 \le A[i] < B[i] \le N-1$ を満たす.

void Anya(int C[])

この関数は InitAnya が呼び出されたあと,$Q$ 回呼び出される.この関数は,1 日の始めに道路の降雪情報が更新されたあとに,Anya が中継サーバに保存するビット列を決めることに対応する.

  • 引数 C[] は長さ $N-1$ の数列であり,道路の降雪情報を表す.要素 C[i]($0 \le i \le N-2$)は道路 $i$ の降雪情報を表す $0$ か $1$ の整数であり,C[i] = 1 なら道路 $i$ に雪が降っていることを,C[i] = 0 なら道路 $i$ に雪が降っていないことを表す.

関数 Anya 中では以下の関数を呼び出すことができる.

void Save(int place, int bit)

この関数は Anya が中継サーバにビットを保存する操作を表す.

  • 引数 place はビットを書き込む場所を表す.place は $0$ 以上 $L-1$ 以下の整数でなければならない.この範囲外の値を指定して呼び出した場合,不正解 [1] と判定される.また,関数 Anya の各呼び出しにおいて,同じ引数 place で 2 回以上呼び出すことはできない.同じ引数で 2 回呼び出した場合,不正解 [2] と判定される.
  • 引数 bit は書き込むビットを表す整数であり,$0$ か $1$ でなければならない.これ以外の値を指定して呼び出した場合,不正解 [3] と判定される.

Save の呼び出し後,中継サーバの第 place ビットの中身は,bit になる.

Save の呼び出しが不正解と判定された場合,その時点でプログラムは終了する.

関数 Anya が呼び出される直前に,必ず,中継サーバのビットはすべて $0$ に初期化される.すなわち,関数 Save による保存操作が行われなかった場所には,関数 Anya 終了時には $0$ が書き込まれている.

2 つ目のファイルは Boris.c または Boris.cpp という名前である.このファイルは Boris の戦略を実装したファイルであり,以下の 2 つのルーチンを実装していなければならない.プログラムは Borislib.h をインクルードすること.

void InitBoris(int N, int A[], int B[])

この関数は各テストケースにおいて 1 回だけ呼び出される.

  • 引数 N は都市の個数を表す.
  • 引数 A[] と B[] はそれぞれ長さ $N-1$ の数列であり,道路の接続情報を表す.要素 A[i] および要素 B[i]($0 \le i \le N-2$)は道路 $i$ が都市 A[i] と B[i] を双方向に結んでいることを表す整数であり,$0 \le A[i] < B[i] \le N-1$ を満たす.

int Boris(int city)

この関数は InitBoris が呼び出されたあとに何回か呼び出される.この関数は市民の質問に対する Boris の行動に対応する.

  • 引数 city は市民の質問を表す.city は $1$ 以上 $N-1$ 以下の整数である.これは都市 $0$ から都市 city まで移動するためには,雪が降っている道路を最低でも何本通らなければならないかを,市民が質問していることを表す.
  • 関数 Boris は,市民の質問への回答にあたる $0$ 以上 $N-1$ 以下の整数を返さなければならない.この範囲外の整数を返した場合,不正解 [4] と判定される.回答が正しくない場合,不正解 [7] と判定される.

関数 Boris 中では以下の関数を呼び出すことができる.

int Ask(int place)

この関数は Boris が中継サーバからビットを読み出す操作を表す.

  • 引数 place はビットを読み出す場所を表す.place は $0$ 以上 $L-1$ 以下の整数でなければならない.この範囲外の値を指定して呼び出した場合,不正解 [5] と判定される.

関数 Ask の戻り値は,中継サーバの第 place ビットの中身を表す整数であり,$0$ または $1$ である.また,関数 Ask は,関数 Boris の各呼び出しにおいて,高々 20 回しか呼び出すことはできない.20 回を超えて呼び出した場合,不正解 [6] と判定される.

Ask の呼び出しが不正解と判定された場合,その時点でプログラムは終了する.

採点の手順

採点は以下の手順で行われる.不正解と判定された場合はその時点でプログラムは終了される.

  1. 道路情報を与えるために,InitAnya と InitBoris が 1 回ずつこの順番に呼び出される.
  2. $i=1,\ldots,Q$ に対して,順番に以下の操作を行う.

    • (a) 関数 Anya を 1 回だけ呼び出す.これは,1 日の始めに道路の降雪情報が更新されたあとに,Anya が中継サーバに保存するビット列を決めることに対応する.
    • (b) 関数 Boris を $D_i$ 回呼び出す.$D_i$ は $i$ 日目における市民からの質問の回数である.このうち $j$ 回目($1 \le j \le D_i$)の呼び出しにおける引数は $R_{ij}$($1 \le R_{ij} \le N-1$)である.$j$ 回目の呼び出しにおいて,関数 Boris の戻り値が,都市 $0$ から都市 $R_{ij}$ まで移動するために通る必要のある,雪が降っている道路の本数の最小値と一致していない場合,不正解となる.
  3. 一度も不正解と判定されなかった場合,正解となる.

重要な注意

  • 実行時間計測・使用メモリ計測の対象となるのは,「採点の手順」における手順 (1),(2) である.正解の場合は,手順 (2) において,Anya は合計 $Q$ 回,Boris は合計 $D_1+\cdots+D_Q$ 回呼び出されることになる.
  • Anya や Boris は,$D_1,\ldots,D_Q$ の値を知ることはできない.
  • 関数 Boris には,どの時点で関数 Anya が中継サーバに保存されているデータを更新したかを表す情報は与えられない.
  • 内部での使用のために他のルーチンを実装したり,グローバル変数を宣言するのは自由である.ただし,提出された 2 つのプログラムは,採点プログラムとまとめてリンクされて 1 つの実行ファイルになるので,各ファイル内のすべてのグローバル変数と内部ルーチン(InitAnya, Anya, InitBoris, Boris を除く)を static で宣言して,他のファイルとの干渉を避ける必要がある.採点時には,このプログラムは Anya 側,Boris 側として 2 個のプロセスとして実行されるので,Anya 側と Boris 側でプログラム中のグローバル変数を共有することはできない.
  • あなたの提出は標準入力・標準出力,あるいは他のファイルといかなる方法でもやりとりしてはならない.

コンパイル・実行の方法

作成したプログラムをテストするための,採点プログラムのサンプルが,コンテストサイトからダウンロードできるアーカイブの中に含まれている.このアーカイブには,提出しなければならないファイルのサンプルも含まれている.

採点プログラムのサンプルは 1 つのファイルからなる.そのファイルは grader.c または grader.cpp である.作成したプログラムを Anya.c および Boris.c,または Anya.cpp および Boris.cpp とするとき,作成したプログラムをテストするには,次のようにコマンドを実行する.

  • C の場合
gcc -std=c11 -O2 -o grader grader.c Anya.c Boris.c -lm
  • C++ の場合
g++ -std=c++11 -O2 -o grader grader.cpp Anya.cpp Boris.cpp

コンパイルが成功すれば,grader という実行ファイルが生成される.

実際の採点プログラムは,採点プログラムのサンプルとは異なることに注意すること.採点プログラムのサンプルは単一のプロセスとして起動する.このプログラムは,標準入力から入力を読み込み,標準出力に結果を出力する.

採点プログラムのサンプルの概要

採点プログラムのサンプルは,「採点の手順」に従って関数を呼び出す.

以下の点は実際の採点プログラムの挙動とは異なるので注意せよ.

  • 採点プログラムのサンプルは,不正解 [7] の判定を行わず,代わりに各質問に対する関数 Boris の戻り値を出力する.

採点プログラムのサンプルの入力

採点プログラムのサンプルは標準入力から以下のデータを読み込む.

  • 1 行目には整数 $N$ が書かれている.これは都市の数が $N$ 個であることを表す.
  • 続く $N-1$ 行のうちの $i+1$ 行目($0 \le i \le N-2$)には,整数 $A_i,B_i$ が空白を区切りとして書かれている.これは道路 $i$ が都市 $A_i$ と都市 $B_i$ を双方向に結んでいることを表す.
  • 次の行には整数 $Q$ が書かれている.これは大会が $Q$ 日間に渡り開催されることを表す.
  • 続く $Q$ 行のうちの $i$ 行目($1 \le i \le Q$)には,長さ $N-1$ の文字列 $S_i$ と $D_i+1$ 個の整数が空白を区切りとして書かれている.$S_i$ は $i$ 日目の降雪情報を表しており,$S_i$ の左から $j+1$ 文字目($0 \le j \le N-2$)が ‘1’ なら道路 $j$ に雪が降っていることを,‘0’ なら道路 $j$ に雪が降っていないことを表す.続く $D_i+1$ 個の整数のうちの先頭の整数は,$D_i$ である.続く $D_i$ 個の整数は,$R_{i1},\ldots,R_{iD_i}$ である.これは,$i$ 日目において,$j$ 番目($1 \le j \le D_i$)の質問が,都市 $0$ から都市 $R_{ij}$ まで移動するために通る必要のある,雪が降っている道路の本数の最小値に関するものであることを表す.

採点プログラムのサンプルの出力

採点プログラムのサンプルは標準出力へ以下の情報を出力する(引用符は実際には出力されない).

  • プログラムの実行中に不正解と判定された場合,不正解の種類が “Wrong Answer [1]” のように出力され,実行が終了される.
  • $i$ 番目($1 \le i \le Q$)の Anya の呼び出し後に呼び出される $D_i$ 個の Boris の呼び出しすべてにおいて不正解と判定されなかった場合,その時点で 1 行に $D_i$ 個の整数が空白を区切りとして出力される.出力された整数のうちの $j$ 番目($1 \le j \le D_i$)の整数は,$\mathrm{Boris}(R_{ij})$ の戻り値である.

実行するプログラムが複数の不正解の条件を満たした場合,表示される不正解の種類はそれらのうち 1 つのみである.

制約

すべての入力データは以下の条件を満たす.

  • $2 \le N \le 500$.
  • $1 \le Q \le 500$.
  • $0 \le A_i < B_i \le N-1$($0 \le i \le N-2$).
  • $1 \le D_j$($1 \le j \le Q$).
  • $D_1+\cdots+D_Q \le 500$.
  • どの 2 つの異なる都市の間も,いくつかの道路を経由して行き来可能である.

小課題

小課題 1 [15 点]

  • $N \le 20$ を満たす.

小課題 2 [5 点]

  • $N \le 100$ を満たす.

小課題 3 [35 点]

以下の条件を満たす.

  • $A_i=i$($0 \le i \le N-2$).
  • $B_i=i+1$($0 \le i \le N-2$).

小課題 4 [45 点]

追加の制限はない.

入出力例

採点プログラムのサンプルが読み込む入力の例と,それに対応する関数の呼び出しの例を以下に示す.

入力 1

5
0 1
1 2
1 4
2 3
2
0101 3 2 4 3
1110 1 4

ルーチンの呼び出しの例

呼び出し 戻り値 呼び出し 戻り値
InitAnya(...)
(なし)
InitBoris(...)
(なし)
Anya(...)
Save(0,1)
(なし)
Save(1,0)
(なし)
Save(500,1)
(なし)
(なし)
Boris(2)
Ask(0)
1
Ask(1)
0
Ask(2)
0
1
Boris(4)
0
Boris(3)
2
Anya(...)
(なし)
Boris(4)
Ask(0)
0
2

この例での関数の呼び出しは,必ずしも意味のある呼び出しとは限らないことに注意せよ.

このとき,InitAnya(...),InitBoris(...),1 回目および 2 回目の Anya(...) に渡される引数はそれぞれ次の通りである.

引数 InitAnya(...) InitBoris(...) Anya(...) 1 回目 Anya(...) 2 回目
N 5 5
A {0, 1, 1, 2} {0, 1, 1, 2}
B {1, 2, 4, 3} {1, 2, 4, 3}
C {0, 1, 0, 1} {1, 1, 1, 0}

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