NOI 2015 d1t2 洛谷 【P2146】 软件包管理器

本文介绍了如何设计一个软件包管理器,处理软件之间的依赖关系,包括安装和卸载操作。在解决依赖问题时,确保没有环并维护每个软件包的安装状态。给出了输入输出格式和样例测试,重点是树剖的运用。

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Linux用户和OSX用户一定对软件包管理器不会陌生。通过软件包管理器,你可以通过一行命令安装某一个软件包,然后软件包管理器会帮助你从软件源下载软件包,同时自动解决所有的依赖(即下载安装这个软件包的安装所依赖的其它软件包),完成所有的配置。ebian/Ubuntu使用的apt-get,Fedora/CentOS使用的yum,以及OSX下可用的homebrew都是优秀的软件包管理器。
你决定设计你自己的软件包管理器。不可避免地,你要解决软件包之间的依赖问题。如果软件包A依赖软件包B,那么安装软件包A以前,必须先安装软件包B。同时,如果想要卸载软件包B,则必须卸载软件包A。现在你已经获得了所有的软件包之间的依赖关系。而且,由于你之前的工作,除0号软件包以外,在你的管理器当中的软件包都会依赖一个且仅一个软件包,而0号软件包不依赖任何一个软件包。依赖关系不存在环(若有m(m≥2)个软件包A1,A2,A3,⋯,Am,其中A1依赖A2,A2依赖A3,A3依赖A4,……,A[m-1]依赖Am,而Am依赖A1,则称这m个软件包的依赖关系构成环),当然也不会有一个软件包依赖自己。
现在你要为你的软件包管理器写一个依赖解决程序。根据反馈,用户希望在安装和卸载某个软件包时,快速地知道这个操作实际上会改变多少个软件包的安装状态(即安装操作会安装多少个未安装的软件包,或卸载操作会卸载多少个已安装的软件包),你的任务就是实现这个部分。注意,安装一个已安装的软件包,或卸载一个未安装的软件包,都不会改变任何软件包的安装状态,即在此情况下,改变安装状态的软件包数为0。
输入输出格式 Input/output
输入格式:
从文件manager.in中读入数据。
输入文件的第1行包含1个整数n,表示软件包的总数。软件包从0开始编号。
随后一行包含n−1个整数,相邻整数之间用单个空格隔开,分别表示1,2,3,⋯,n−2,n−1号软件包依赖的软件包的编号。
接下来一行包含1个整数q,表示询问的总数。之后q行,每行1个询问。询问分为两种:
install x:表示安装软件包x
uninstall x:表示卸载软件包x
你需要维护每个软件包的安装状态,一开始所有的软件包都处于未安装状态。
对于每个操作,你需要输出这步操作会改变多少个软件包的安装状态,随后应用这个操作(即改变你维护的安装状态)。
输出格式:
输出到文件manager.out中。
输出文件包括q行。
输出文件的第i行输出1个整数,为第i步操作中改变安装状态的软件包数。
输入输出样例 Sample input/output
样例测试点#1 输入样例: 在线IDE

7
0 0 0 1 1 5
5
install 5
install 6
uninstall 1
install 4
uninstall 0
输出样例:

3
1
3
2
3

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<vector> 
#define lson (id*2)
#define rson (id*2+1)
#include<string.h>
#define clr(p) memset(p,-1,sizeof(p))
using namespace std;
struct node{
    int val,lazy;
}tree[800005];
vector<int>  lin[100005];
int son[100005];
int top[100005];
int size[100005];
int fa[100005];
int in[100005];
int dep[100005];
int out[100005];
int n;
int tot=0;
int m;
int abs(int x)
{
    if(x<0) return -x;
    return x;
}
void dfs1(int x,int pre)            //size and son,dep; 
{
     fa[x]=pre;
     son[x]=-1;
     size[x]=1;
     for(int i=0;i<lin[x].size();i++)
     {
        int v=lin[x][i];
        if(v==pre) continue;
        dep[v]=dep[x]+1;
        dfs1(v,x);
        if(son[x]==-1||size[son[x]]<size[v])   son[x]=v;
        size[x]+=size[v];
     }
}
void dfs2(int x,int pre,int id)           //son is direct son that shares the same top id; 
{
    top[x]=id;
    in[x]=++tot;
    if(son[x]!=-1)  dfs2(son[x],x,id);
    for(int i=0;i<lin[x].size();i++)
    {
        int v=lin[x][i];
        if(v==pre) continue;
        if(son[x]==v) continue;
        dfs2(v,x,v);
    }
    out[x]=tot;
}
void push_up(int id)
{
    tree[id].val=tree[lson].val+tree[rson].val;
}
void push_down(int id,int l,int mid,int r)      //usage of lazy;
{
    if(tree[id].lazy==-1) return ;
    tree[lson].lazy=tree[rson].lazy=tree[id].lazy;
    tree[lson].val=(mid-l+1)*tree[id].lazy;
    tree[rson].val=(r-mid)*tree[id].lazy;
    tree[id].lazy=-1;
}
void add(int id,int l,int r,int L,int R,int V)
{
    if(l>R||r<L) return ;
    if(l>=L&&r<=R)
    {
         tree[id].val=0;
         if(V==1) tree[id].val=r-l+1;
         tree[id].lazy=V;
         return ;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    push_down(id,l,mid,r);
    add(lson,l,mid,L,R,V);
    add(rson,mid+1,r,L,R,V);
    push_up(id);
}
void _down(int x)                  //the containing tree;
{
    int ans=tree[1].val;
    add(1,1,n,in[x],out[x],0);
    printf("%d\n",abs(ans-tree[1].val));
}
void _up(int x,int y)                //a chain from(x to y) 
{
    int ans=tree[1].val;
    while(top[x]!=top[y])           //use depth to deal
    {
        if(dep[top[x]]<dep[top[y]])   swap(x,y);   //!!!
        add(1,1,n,in[top[x]],in[x],1);
        x=fa[top[x]];
    }
    if(dep[x]>dep[y])   swap(x,y);              //!!!
    add(1,1,n,in[x],in[y],1);
    printf("%d\n",abs(ans-tree[1].val));
}
void solve()
{
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        char a[10];
        scanf("%s",a);  
        int aa;
        scanf("%d",&aa);
        aa++;
        if(a[0]=='i')  _up(1,aa);
        if(a[0]=='u')  _down(aa);
    }
}
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    for(int i=1;i<+n;i++)
    tree[i].lazy=-1;
    for(int i=2;i<=n;i++)
    {
        int aa;
        scanf("%d",&aa);
        aa++;
        lin[i].push_back(aa);
        lin[aa].push_back(i);
    }
    dep[1]=1;
    dfs1(1,0);
    dfs2(1,0,1);
    scanf("%d",&m);
    solve();
}

裸树剖

<think>我们正在解析NOI2015软件包管理器题目,使用分和线段实现。题目描述:有n个软件包(编号0~n-1),它们之间有依赖关系形成一棵(除0号外,每个包依赖一个父包)。初始所有软件包未安装。两种操作:installx:安装x以及x的依赖(从x到0号路径上所有未安装的包)uninstallx:卸载x以及x的依赖(x的子中所有已安装的包)对于每个操作,输出操作会改变多少个软件包的安装状态(即从未安装变为安装,或从已安装变为未安装),然后应用操作。我们使用分将转化为序列,然后用线段维护区间和(安装状态为1,未安装为0)。这样:install操作:相当于从x到根节点的路径上未安装的节点全部安装。我们需要计算路径上未安装的节点数(即0的个数),然后全部置为1。uninstall操作:相当于将x的子中已安装的节点全部卸载。我们需要计算子中已安装的节点数(即1的个数),然后全部置为0。注意:分后,节点在序列中的位置用dfn序(DFS序)表示。子对应区间[dfn[x],dfn[x]+size[x]-1];路径则通过分拆分成若干条重链上的区间。我们使用线段维护区间和,同时支持区间覆盖(置0或置1)和区间求和。此外,我们还需要支持区间覆盖时,同时记录覆盖的值(0或1)以及懒标记。具体步骤:1.预处理:分(两次DFS)第一次DFS:求父节点、深度、子大小、重儿子第二次DFS:求DFS序、重链顶点2.建线段:根据dfn序,每个节点对应线段的一个位置,初始值为0(未安装)。3.对于每个操作:installx:从x向上跳重链直到根节点,每次处理一条重链的区间。我们需要计算从x到根节点的路径上0的个数(即区间长度减去区间和),然后整个路径置1。改变的状态数=路径上0的个数。注意:跳重链时,将路径拆分成多个区间,从下往上(x到根)的区间是连续的,但要注意区间方向(dfn序从根往下递增,所以我们从x往上跳时,区间是从dfn[top[x]]到dfn[x]这样一段,然后x跳到fa[top[x]],继续处理)。uninstallx:直接处理子:区间为[dfn[x],dfn[x]+sz[x]-1]改变的状态数=子1的个数(即区间和),然后置0。4.线段需要实现:-区间覆盖(set)操作:将区间[l,r]覆盖为0或1,同时维护区间和。-区间求和(sum)操作。5.注意:在install操作中,我们进行路径查询和更新时,需要先查询路径上0的个数(即未安装的个数),然后执行覆盖为1。同样,uninstall操作先查询1的个数,然后覆盖为0。由于覆盖操作会改变区间的值,我们需要懒标记(lazy)来记录覆盖值(0或1)或者标记为无操作(例如-1)。代码结构:-定义结构(邻接表)-分预处理-线段类-主函数:读入数据、建分、处理操作下面我们给出C++代码解析,并添加详细注释。</think>### NOI2015 软件包管理器 C++ 代码解析(分+线段) #### 问题分析 软件包管理器需要维护形依赖结构(0号包为根节点),支持两种操作: 1. **install x**:安装x及所有依赖(x→根的路径) 2. **uninstall x**:卸载x及所有依赖(x的子) 需要动态统计每次操作**改变的安装状态数量**(未安装→安装 或 已安装→未安装) #### 核心算法设计 ```mermaid graph TD A[分] --> B[重链划分] B --> C[DFS序映射] C --> D[线段维护] D --> E[路径操作 install] D --> F[子操作 uninstall] ``` #### 代码实现解析 ##### 1. 分预处理 ```cpp // 第一次DFS:求子大小/重儿子 void dfs1(int u) { siz[u] = 1; for(int v : G[u]) { dep[v] = dep[u] + 1; // 深度 dfs1(v); siz[u] += siz[v]; // 子大小 if(siz[v] > siz[son[u]]) son[u] = v; // 重儿子 } } // 第二次DFS:生成DFS序和重链 void dfs2(int u, int topf) { dfn[u] = ++cnt; // DFS序 top[u] = topf; // 重链顶端 if(son[u]) dfs2(son[u], topf); // 优先处理重儿子 for(int v : G[u]) { if(v == son[u]) continue; dfs2(v, v); // 新重链 } } ``` ##### 2. 线段设计 ```mermaid classDiagram class SegmentTree { -sum[N<<2] : int // 区间和(已安装数量) -tag[N<<2] : int // 懒标记(-1未覆盖,0置0,11) +push_up(int rt) // 更新区间和 +push_down(int rt, int len) // 下传标记 +update(int L, int R, int l, int r, int rt, int val) // 区间覆盖 +query(int L, int R, int l, int r, int rt) : int // 区间查询 } ``` ##### 3. 关键操作实现 **install操作(路径覆盖)** ```cpp int install(int x) { int res = 0, org = x; while(top[x] != 0) { // 从x向根跳重链 // 查询路径上未安装数量 = 路径长度 - 已安装数量 res += (dfn[x] - dfn[top[x]] + 1) - tree.query(dfn[top[x]], dfn[x], 1, n, 1); tree.update(dfn[top[x]], dfn[x], 1, n, 1, 1); // 覆盖为安装状态 x = fa[top[x]]; // 跳到上条重链 } // 处理最后一段(根节点所在重链) res += (dfn[x] - dfn[0] + 1) - tree.query(dfn[0], dfn[x], 1, n, 1); tree.update(dfn[0], dfn[x], 1, n, 1, 1); return res; } ``` **uninstall操作(子覆盖)** ```cpp int uninstall(int x) { // 查询子中已安装数量 int res = tree.query(dfn[x], dfn[x]+siz[x]-1, 1, n, 1); tree.update(dfn[x], dfn[x]+siz[x]-1, 1, n, 1, 0); // 覆盖为未安装 return res; } ``` #### 时间复杂度分析 | 操作 | 时间复杂度 | 原理 | |-------------|------------|--------------------| | 分预处理 | $O(n)$ | 两次DFS | | install操作 | $O(\log^2 n)$ | 重链拆分+线段操作 | | uninstall操作 | $O(\log n)$ | 子区间操作 | #### 完整代码结构 ```cpp #include <vector> #include <cstring> using namespace std; const int N = 1e5+5; vector<int> G[N]; // 依赖 int fa[N], dep[N], siz[N], son[N]; int dfn[N], top[N], cnt; SegmentTree tree; // 线段 int main() { // 读入依赖关系 // 分预处理 // 处理q个操作: while(q--) { if(op == "install") cout << install(x) << endl; else cout << uninstall(x) << endl; } } ``` #### 分核心思想 将拆分为**重链**,利用DFS序使: 1. 每条重链在DFS序上连续 2. 任意节点到根的路径被拆分为$O(\log n)$条重链 3. 子对应DFS序上的连续区间 通过线段高效处理**路径和子**操作,将操作转化为区间操作[^1][^2]。
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