CF2087I Hamiltonian Partition

题目描述

给定一个有 $n$ 个顶点和 $m$ 条边的有向无环图。该图不包含环或重边。 你需要将该图的所有边划分为若干个哈密顿环(即每个环恰好经过图中的每一个顶点一次),使得每条边恰好属于一个环。显然,原图无法满足这一要求,因此你需要在划分之前,向图中添加最少数量的边,使得这样的划分成为可能。 添加边后,图中可以出现环和重边,但不能有自环。

输入格式

第一行包含两个整数 $n$ 和 $m$($2 \le n \le 100$;$1 \le m \le \frac{n(n-1)}{2}$)。 接下来的 $m$ 行,每行包含两个整数 $x_i$ 和 $y_i$($1 \le x_i, y_i \le n$;$x_i \ne y_i$),表示一条从顶点 $x_i$ 指向顶点 $y_i$ 的有向边。 输入保证给定的图没有环和重边。

输出格式

第一行输出一个整数 $k$($1 \le k \le n \cdot m$),表示你添加的边数。 接下来 $k$ 行,每行两个整数 $x_i$ 和 $y_i$($1 \le x_i, y_i \le n$;$x_i \ne y_i$),表示你添加的一条边的起点和终点。 然后输出一行,包含一个整数 $c$($1 \le c \le m$),表示你将所有边划分成的哈密顿环的数量。 最后一行输出 $m+k$ 个整数 $a_1, a_2, \dots, a_{m+k}$($1 \le a_i \le c$),其中 $a_i$ 表示第 $i$ 条边(原图的边编号为 $1$ 到 $m$,新添加的边编号为 $m+1$ 到 $m+k$)被分配到的哈密顿环编号。 如果存在多种添加边数最少的方案,输出任意一种均可。

说明/提示

由 ChatGPT 4.1 翻译