{ }codelper
动态规划图(邻接表)拓扑排序P0154

水流走的方法数

给稻田引水的地块有 n 块,编号从 1 到 n。
地块之间有 m 条水渠。
一条水渠 "a b" 表示水只从第 a 块流向第 b 块。
同样两块之间可能有多条水渠,即使连接的是同样两块,不同的水渠也算作不同的水渠。
从任何地块沿水渠流下去,都不会再回到那块。
往第 1 块(泉眼)倒水后,水会反复从当前地块流出的水渠中选一条流过去,到达没有流出水渠的地块时就积在那里停下。
求水一共有多少种流法。
经过的水渠顺序不同,就算作不同的流法。
如果第 1 块没有流出的水渠,水就原地积在第 1 块,这也算一种流法。
数可能非常大,所以输出除以 1,000,000,007 的余数。

输入
第一行 n 和 m,接下来 m 行每行给出用空格分隔的 a 和 b。
1 ≤ n ≤ 10,000,0 ≤ m ≤ 10,000,1 ≤ a, b ≤ n,a ≠ b。
沿水渠不存在绕回来的环。
输出
水的流法数除以 1,000,000,007 的余数
样例 1 · stdin
5 6
1 2
1 3
2 4
3 4
4 5
1 5
stdout
3
样例 2 · stdin
6 6
1 2
1 3
2 4
3 4
3 5
6 2
stdout
3
样例 3 · stdin
3 0
stdout
1
main.py
输入(stdin)

运行时这些行会依次作为 input()/标准输入传入(运行中不会等待输入)。

$ 就绪

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其他语言怎么写?查看各语言题解 · 8 种语言题解

设 ways[v] ="水从第 1 块流到 v 的方法数",对每条流入 v 的水渠,把它出发地块的 ways 加上即可(动态规划)。
答案是所有没有流出水渠的地块(积水的地块)的 ways 之和——第 1 块没有流出的水渠时,第 1 块本身就是这样的地块,ways[1] = 1 直接就是答案(第三个例子)。
但相加之前出发地块的值必须已经算完,所以按拓扑排序的顺序往下流:先取出流入水渠都已算完的地块(Kahn 算法——数出 inflow,变成 0 的地块放进队列)。
陷阱一:队列里只放第 1 块开始的话,从第 1 块到不了的地块(第二个例子的第 6 块)流出的水渠会留在 inflow 里,下面的地块永远取不出来——要把没有流入水渠的地块全部放进去(它们的 ways 是 0,答案不变)。
陷阱二:按编号顺序往下流是错的——没有保证编号小的地块在上面。
陷阱三:把倒水的第 1 块排除在积水地块之外,第三个例子就会得到 0。
陷阱四:流法数会像 2^2500 那样变大。
每加一次就要取余:C、C++ 的 long long 只在最后除一次也会溢出;Python 不会溢出,但不取余就会直接输出巨大的数。
两个余数之和约 20 亿,勉强能放进 32 位 int(约 21 亿),稳妥起见 C、C++ 用 long long,Java、C# 用 long;JavaScript、TypeScript、Craykon 的数精确到 2^53,直接用就行。
陷阱五:用带记忆的递归 count(v) 来数,在 10,000 块的链上 Python 会超过默认递归上限(1,000)出现 RecursionError,Craykon 也会在 4,000 层左右停下——用队列的拓扑排序没有深度问题。
队列各语言不同:Python collections.deque,Java ArrayDeque<Integer>,C# Queue<int>,C++ std::queue<int>,C 用数组加队头、队尾位置,JavaScript、TypeScript、Craykon 只往列表末尾添加并移动队头位置(head)(shift() 每次都要整体前移,很慢)。
Craykon 的列表最多 10,000 个元素,所以把编号减 1 从 0 号开始存(新列表(n, 0))。

Pythonmain.py · 32 行
import sysfrom collections import deque MOD = 1_000_000_007data = sys.stdin.read().split()n, m = int(data[0]), int(data[1]) down = [[] for _ in range(n + 1)]  # down[a] = a에서 물이 흘러가는 칸들(물길마다 한 번씩)inflow = [0] * (n + 1)  # 아직 계산하지 않은, 들어오는 물길의 수for i in range(m):    a, b = int(data[2 + 2 * i]), int(data[3 + 2 * i])    down[a].append(b)    inflow[b] += 1 # 위상 정렬: 들어오는 물길이 모두 계산된 칸부터 차례로 꺼낸다(1번에서 못 가는 칸도 모두 넣는다)ways = [0] * (n + 1)  # ways[v] = 1번에서 v까지 흐르는 방법의 수(MOD로 나눈 나머지)ways[1] = 1ready = deque(v for v in range(1, n + 1) if inflow[v] == 0)while ready:    v = ready.popleft()    for nxt in down[v]:        ways[nxt] = (ways[nxt] + ways[v]) % MOD        inflow[nxt] -= 1        if inflow[nxt] == 0:            ready.append(nxt) # 물은 나가는 물길이 없는 칸에 고여 멈춘다: 그런 칸마다 그 칸까지 오는 길의 수를 더한다total = 0for v in range(1, n + 1):    if not down[v]:        total = (total + ways[v]) % MODprint(total)
JavaScriptmain.js · 28 行
const data = require("fs").readFileSync(0, "utf8").trim().split(/\s+/).map(Number);const [n, m] = data;const MOD = 1000000007; const down = Array.from({ length: n + 1 }, () => []); // down[a] = a에서 물이 흘러가는 칸들(물길마다 한 번씩)const inflow = new Array(n + 1).fill(0); // 아직 계산하지 않은, 들어오는 물길의 수for (let i = 0; i < m; i++) {  const a = data[2 + 2 * i], b = data[3 + 2 * i];  down[a].push(b);  inflow[b]++;} // 위상 정렬: 들어오는 물길이 모두 계산된 칸부터 꺼낸다(1번에서 못 가는 칸도 모두 넣는다)const ways = new Array(n + 1).fill(0); // ways[v] = 1번에서 v까지 흐르는 방법의 수(MOD로 나눈 나머지)ways[1] = 1;const queue = [];for (let v = 1; v <= n; v++) if (inflow[v] === 0) queue.push(v);for (let head = 0; head < queue.length; head++) {  const v = queue[head];  for (const next of down[v]) {    ways[next] = (ways[next] + ways[v]) % MOD; // 두 수 모두 MOD보다 작아 합이 2^53보다 훨씬 작다    if (--inflow[next] === 0) queue.push(next);  }}// 물은 나가는 물길이 없는 칸에 고여 멈춘다: 그런 칸마다 그 칸까지 오는 길의 수를 더한다let total = 0;for (let v = 1; v <= n; v++) if (down[v].length === 0) total = (total + ways[v]) % MOD;console.log(total);
TypeScriptmain.ts · 30 行
import { readFileSync } from "node:fs"; const data: number[] = readFileSync(0, "utf8").trim().split(/\s+/).map(Number);const [n, m] = data;const MOD = 1000000007; const down: number[][] = Array.from({ length: n + 1 }, (): number[] => []); // down[a] = a에서 물이 흘러가는 칸들const inflow: number[] = new Array<number>(n + 1).fill(0); // 아직 계산하지 않은, 들어오는 물길의 수for (let i = 0; i < m; i++) {  const a = data[2 + 2 * i], b = data[3 + 2 * i];  down[a].push(b);  inflow[b]++;} // 위상 정렬: 들어오는 물길이 모두 계산된 칸부터 꺼낸다(1번에서 못 가는 칸도 모두 넣는다)const ways: number[] = new Array<number>(n + 1).fill(0); // ways[v] = 1번에서 v까지 흐르는 방법의 수(MOD로 나눈 나머지)ways[1] = 1;const queue: number[] = [];for (let v = 1; v <= n; v++) if (inflow[v] === 0) queue.push(v);for (let head = 0; head < queue.length; head++) {  const v = queue[head];  for (const next of down[v]) {    ways[next] = (ways[next] + ways[v]) % MOD; // 두 수 모두 MOD보다 작아 합이 2^53보다 훨씬 작다    if (--inflow[next] === 0) queue.push(next);  }}// 물은 나가는 물길이 없는 칸에 고여 멈춘다: 그런 칸마다 그 칸까지 오는 길의 수를 더한다let total = 0;for (let v = 1; v <= n; v++) if (down[v].length === 0) total = (total + ways[v]) % MOD;console.log(total);
JavaMain.java · 46 行
import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.util.ArrayDeque;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.StringTokenizer; public class Main {    static final int MOD = 1_000_000_007;     public static void main(String[] args) throws IOException {        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));        StringTokenizer st = new StringTokenizer(in.readLine());        int n = Integer.parseInt(st.nextToken());        int m = Integer.parseInt(st.nextToken());         List<List<Integer>> down = new ArrayList<>(); // down.get(a) = a에서 물이 흘러가는 칸들        for (int v = 0; v <= n; v++) down.add(new ArrayList<>());        int[] inflow = new int[n + 1]; // 아직 계산하지 않은, 들어오는 물길의 수        for (int i = 0; i < m; i++) {            st = new StringTokenizer(in.readLine());            int a = Integer.parseInt(st.nextToken());            int b = Integer.parseInt(st.nextToken());            down.get(a).add(b);            inflow[b]++;        }         // 위상 정렬: 들어오는 물길이 모두 계산된 칸부터 꺼낸다(1번에서 못 가는 칸도 모두 넣는다)        long[] ways = new long[n + 1]; // 두 나머지의 합은 int를 넘을 수 있어 long        ways[1] = 1;        ArrayDeque<Integer> ready = new ArrayDeque<>();        for (int v = 1; v <= n; v++) if (inflow[v] == 0) ready.add(v);        while (!ready.isEmpty()) {            int v = ready.poll();            for (int next : down.get(v)) {                ways[next] = (ways[next] + ways[v]) % MOD;                if (--inflow[next] == 0) ready.add(next);            }        }        // 물은 나가는 물길이 없는 칸에 고여 멈춘다: 그런 칸마다 그 칸까지 오는 길의 수를 더한다        long total = 0;        for (int v = 1; v <= n; v++) if (down.get(v).isEmpty()) total = (total + ways[v]) % MOD;        System.out.println(total);    }}
C#Main.cs · 44 行
using System;using System.Collections.Generic; class Program{    const long MOD = 1_000_000_007;     static void Main()    {        string[] first = Console.ReadLine().Split(' ', StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);        int n = int.Parse(first[0]);        int m = int.Parse(first[1]);         var down = new List<int>[n + 1]; // down[a] = a에서 물이 흘러가는 칸들(물길마다 한 번씩)        for (int v = 0; v <= n; v++) down[v] = new List<int>();        var inflow = new int[n + 1]; // 아직 계산하지 않은, 들어오는 물길의 수        for (int i = 0; i < m; i++)        {            string[] p = Console.ReadLine().Split(' ', StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);            int a = int.Parse(p[0]), b = int.Parse(p[1]);            down[a].Add(b);            inflow[b]++;        }         // 위상 정렬: 들어오는 물길이 모두 계산된 칸부터 꺼낸다(1번에서 못 가는 칸도 모두 넣는다)        var ways = new long[n + 1]; // 두 나머지의 합은 int를 넘을 수 있어 long        ways[1] = 1;        var ready = new Queue<int>();        for (int v = 1; v <= n; v++) if (inflow[v] == 0) ready.Enqueue(v);        while (ready.Count > 0)        {            int v = ready.Dequeue();            foreach (int next in down[v])            {                ways[next] = (ways[next] + ways[v]) % MOD;                if (--inflow[next] == 0) ready.Enqueue(next);            }        }        // 물은 나가는 물길이 없는 칸에 고여 멈춘다: 그런 칸마다 그 칸까지 오는 길의 수를 더한다        long total = 0;        for (int v = 1; v <= n; v++) if (down[v].Count == 0) total = (total + ways[v]) % MOD;        Console.WriteLine(total);    }}
C++main.cpp · 40 行
#include <iostream>#include <queue>#include <vector> int main() {    std::ios::sync_with_stdio(false);    std::cin.tie(nullptr);    const long long MOD = 1000000007;    int n, m;    std::cin >> n >> m;     std::vector<std::vector<int>> down(n + 1); // down[a] = a에서 물이 흘러가는 칸들(물길마다 한 번씩)    std::vector<int> inflow(n + 1, 0);         // 아직 계산하지 않은, 들어오는 물길의 수    for (int i = 0; i < m; i++) {        int a, b;        std::cin >> a >> b;        down[a].push_back(b);        inflow[b]++;    }     // 위상 정렬: 들어오는 물길이 모두 계산된 칸부터 꺼낸다(1번에서 못 가는 칸도 모두 넣는다)    std::vector<long long> ways(n + 1, 0); // 두 나머지의 합은 int를 넘을 수 있어 long long    ways[1] = 1;    std::queue<int> ready;    for (int v = 1; v <= n; v++)        if (inflow[v] == 0) ready.push(v);    while (!ready.empty()) {        int v = ready.front();        ready.pop();        for (int next : down[v]) {            ways[next] = (ways[next] + ways[v]) % MOD;            if (--inflow[next] == 0) ready.push(next);        }    }    // 물은 나가는 물길이 없는 칸에 고여 멈춘다: 그런 칸마다 그 칸까지 오는 길의 수를 더한다    long long total = 0;    for (int v = 1; v <= n; v++)        if (down[v].empty()) total = (total + ways[v]) % MOD;    std::cout << total << "\n";}
Cmain.c · 45 行
#include <stdio.h> #define MAXN 10001#define MAXM 10000#define MOD 1000000007LL /* 인접 목록을 배열로: head[a]는 a에서 나가는 첫 물길 칸, next[e]는 다음 칸(-1이면 끝) */static int head[MAXN], next[MAXM], to[MAXM];static int inflow[MAXN];  /* 아직 계산하지 않은, 들어오는 물길의 수 */static long long ways[MAXN]; /* 두 나머지의 합은 int를 넘을 수 있어 long long */static int queue[MAXN]; int main(void) {    int n, m;    scanf("%d %d", &n, &m);    for (int v = 1; v <= n; v++) head[v] = -1;    for (int e = 0; e < m; e++) {        int a, b;        scanf("%d %d", &a, &b);        to[e] = b;        next[e] = head[a];        head[a] = e;        inflow[b]++;    }     /* 위상 정렬: 들어오는 물길이 모두 계산된 칸부터 꺼낸다(1번에서 못 가는 칸도 모두 넣는다) */    ways[1] = 1;    int qh = 0, qt = 0;    for (int v = 1; v <= n; v++)        if (inflow[v] == 0) queue[qt++] = v;    while (qh < qt) {        int v = queue[qh++];        for (int e = head[v]; e != -1; e = next[e]) {            int b = to[e];            ways[b] = (ways[b] + ways[v]) % MOD;            if (--inflow[b] == 0) queue[qt++] = b;        }    }    /* 물은 나가는 물길이 없는 칸에 고여 멈춘다: 그런 칸마다 그 칸까지 오는 길의 수를 더한다 */    long long total = 0;    for (int v = 1; v <= n; v++)        if (head[v] == -1) total = (total + ways[v]) % MOD;    printf("%lld\n", total);    return 0;}
Craykonmain.cray · 53 行
MOD = 1000000007;첫줄 = 控制台.读数字();n = 첫줄[0];m = 첫줄[1]; // 목록은 10,000칸까지라 칸 번호에서 1을 빼 0번부터 둔다down = []; // down[a] = a에서 물이 흘러가는 칸들(물길마다 한 번씩)循环 (v = 0; v < n; v++){    down.添加([]);}inflow = 新列表(n, 0); // 아직 계산하지 않은, 들어오는 물길의 수循环 (i = 0; i < m; i++){    물길 = 控制台.读数字();    down[물길[0] - 1].添加(물길[1] - 1);    inflow[물길[1] - 1] += 1;} // 위상 정렬: 들어오는 물길이 모두 계산된 칸부터 꺼낸다(1번에서 못 가는 칸도 모두 넣는다)ways = 新列表(n, 0); // ways[v] = 1번에서 v까지 흐르는 방법의 수(MOD로 나눈 나머지)ways[0] = 1;queue = [];循环 (v = 0; v < n; v++){    如果 (inflow[v] == 0)    {        queue.添加(v);    }}循环 (head = 0; head < queue.数量; head++){    v = queue[head];    遍历 (next 在 down[v])    {        ways[next] = (ways[next] + ways[v]) % MOD; // 두 수 모두 MOD보다 작아 합이 2^53보다 훨씬 작다        inflow[next] -= 1;        如果 (inflow[next] == 0)        {            queue.添加(next);        }    }}// 물은 나가는 물길이 없는 칸에 고여 멈춘다: 그런 칸마다 그 칸까지 오는 길의 수를 더한다total = 0;循环 (v = 0; v < n; v++){    如果 (down[v].数量 == 0)    {        total = (total + ways[v]) % MOD;    }}控制台.输出(total);