[BZOJ1984]月下“毛景树”(树链剖分)

本文介绍了一种解决带有边权的链剖问题的方法,并详细解释了如何处理添加和覆盖两种标记的情况。通过实例代码展示了如何实现链剖、线段树的建立、更新及查询等关键步骤。

题目:

我是超链接

题解:

这个题一眼链剖了,但是有两个特殊的地方
一个是使用了边权,这个的处理方法就是把边权放在较深的点上,这样做会导致root没有意义了,区别就是在查询链和修改链的时候最后一步剩下的肯定是一个根节点和ta的重儿子支下的一点(例外是两个根节点,这种情况直接退出),那么最后一步我们就查询/修改根节点的重儿子和支下的那个点就好了(也就是强行排除根节点)
另一个是有一个add标记和一个delta标记分别表示添加和覆盖,我们的处理方法就是。add是新的时候,如果有delta,add就别管了,给delta累上值。delta是新的时候,如果有add,全部赋成0。注意不光是change操作的时候要这样做,pushdown的时候也要这样做,因为两个都有新旧操作的差别

代码:

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;
const int N=100005;
int tot,nxt[N*2],point[N],v[N*2],fa[N],h[N],in[N],out[N],top[N],jl[N];
int n,delta[N*4],son[N],maxx[N*4],root,size[N],totw,a[N],tree[N],add[N*4];
void addline(int x,int y)
{
    ++tot; nxt[tot]=point[x]; point[x]=tot; v[tot]=y;
    ++tot; nxt[tot]=point[y]; point[y]=tot; v[tot]=x;
}
void dfs_1(int x,int faa)
{
    fa[x]=faa;h[x]=h[faa]+1;size[x]=1;int maxx=0;
    for (int i=point[x];i;i=nxt[i])
      if (v[i]!=faa)
      {
        dfs_1(v[i],x);
        size[x]+=size[v[i]];
        if (maxx<size[v[i]]) maxx=size[v[i]],son[x]=v[i];
      }
}
void dfs_2(int x,int fa)
{
    if (son[fa]!=x) top[x]=x;
    else top[x]=top[fa];
    in[x]=++totw;
    if (son[x])
    {
        dfs_2(son[x],x);
        for (int i=point[x];i;i=nxt[i])
          if (v[i]!=fa && v[i]!=son[x]) dfs_2(v[i],x);
     } 
}
void updata(int now){maxx[now]=max(maxx[now<<1],maxx[now<<1|1]);}
void pushdown(int now)
{
    if (delta[now]!=-1)
    {
        add[now<<1]=add[now<<1|1]=0;
        delta[now<<1]=delta[now];
        delta[now<<1|1]=delta[now];
        maxx[now<<1]=delta[now];
        maxx[now<<1|1]=delta[now];
        delta[now]=-1;
    }
    if (add[now])
    {
        if (delta[now<<1]!=-1) delta[now<<1]+=add[now];
        else add[now<<1]+=add[now];
        if (delta[now<<1|1]!=-1) delta[now<<1|1]+=add[now];
        else add[now<<1|1]+=add[now];
        maxx[now<<1]+=add[now];
        maxx[now<<1|1]+=add[now];
        add[now]=0;
    }
}
void build(int now,int l,int r)
{
    if (l==r)
    {
        maxx[now]=a[tree[l]];
        return;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    build(now<<1,l,mid);
    build(now<<1|1,mid+1,r);
    updata(now);
}
void change(int now,int l,int r,int lrange,int rrange,int vv,int id)
{
    if (lrange<=l && rrange>=r) 
    {
        if (id==1)
        {
            delta[now]=vv;  maxx[now]=vv;
            if (add[now]) add[now]=0;
        }
        else
        {
            maxx[now]+=vv;
            if (delta[now]!=-1) delta[now]+=vv;else add[now]+=vv;
        }
        return;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    pushdown(now);
    if (lrange<=mid) change(now<<1,l,mid,lrange,rrange,vv,id);
    if (rrange>mid) change(now<<1|1,mid+1,r,lrange,rrange,vv,id);
    updata(now);
}
int qurry(int now,int l,int r,int lrange,int rrange)
{
    if (lrange<=l && rrange>=r) return maxx[now];
    int mid=(l+r)>>1,ans=0;
    pushdown(now);
    if (lrange<=mid) ans=max(ans,qurry(now<<1,l,mid,lrange,rrange));
    if (rrange>mid) ans=max(ans,qurry(now<<1|1,mid+1,r,lrange,rrange));
    return ans;
}
void Chan(int u,int v,int vv,int id)
{
    int f1=top[u],f2=top[v];
    while (f1!=f2)
    {
        if (h[f1]<h[f2]) swap(f1,f2),swap(u,v);
        change(1,1,n,in[f1],in[u],vv,id);
        u=fa[f1]; f1=top[u];
    }
    if (u==v) return;
    if (in[u]>in[v]) swap(u,v);
    change(1,1,n,in[son[u]],in[v],vv,id);
}
void Qu(int u,int v)
{
    int f1=top[u],f2=top[v],maxx=0;
    while (f1!=f2)
    {
        if (h[f1]<h[f2]) swap(f1,f2),swap(u,v);
        maxx=max(maxx,qurry(1,1,n,in[f1],in[u]));
        u=fa[f1]; f1=top[u];
    }
    if (u==v) {printf("%d\n",maxx);return;}
    if (in[u]>in[v]) swap(u,v);
    maxx=max(maxx,qurry(1,1,n,in[son[u]],in[v]));
    printf("%d\n",maxx);
}
int main()
{
    memset(delta,-1,sizeof(delta));
    scanf("%d",&n);
    for (int i=1;i<n;i++)
    {
        int x,y,z;scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
        addline(x,y);if (x>y) swap(x,y);a[y]=z;
        jl[i]=y;
    }
    dfs_1(1,0); dfs_2(1,0);
    for (int i=1;i<=n;i++) tree[in[i]]=i;
    build(1,1,n);char st[10];
    while (scanf("%s",st) && st[0]!='S')
    {
        int x,y,v;
        if (st[0]=='C' && st[1]=='h')
        {
            scanf("%d%d",&x,&v);
            change(1,1,n,in[jl[x]],in[jl[x]],v,1);
            continue;
        }
        if (st[0]=='C' && st[1]=='o')
        {
            scanf("%d%d%d",&x,&y,&v);
            Chan(x,y,v,1);
            continue;
        }
        if (st[0]=='A')
        {
            scanf("%d%d%d",&x,&y,&v);
            Chan(x,y,v,2);
            continue;
        }
        if (st[0]=='M')
        {
            scanf("%d%d",&x,&y);
            Qu(x,y);
        }
    }
}
### 树链剖分的适用场景与使用方法 树链剖分是一种高效的数据结构,用于处理树上的路径查询和修改问题。它通过将树分解为若干条不相交的链来优化复杂度,使得许多原本需要 \(O(n)\) 时间的操作可以在 \(O(\log n)\) 时间内完成[^1]。 #### 1. 树链剖分的核心思想 树链剖分的核心在于将树分割成若干条链,这些链可以拼接成树上的任意路径。常见的树链剖分方法包括重链剖分和长链剖分。其中,重链剖分是最常用的一种方法,其基本原理是:对于每个节点,选择其所有子节点中包含节点数最多的子节点作为重儿子,连接重儿子的边称为重边,由重边构成的链称为重链[^2]。 #### 2. 树链剖分的适用场景 树链剖分适用于以下场景: - **路径查询**:例如,求解树上两点之间的最大值、最小值或和等问题。 - **路径修改**:例如,对树上某条路径上的所有节点进行加法或乘法操作。 - **子树查询**:例如,求解某个节点的子树中的最大值、最小值或和等问题。 - **动态维护**:当树的结构或节点属性发生变化时,树链剖分结合线段树等数据结构可以高效地维护这些变化。 #### 3. 树链剖分的应用方法 以下是树链剖分的基本应用步骤: ```python # 树链剖分的实现示例(Python) from collections import defaultdict, deque class TreeChainDecomposition: def __init__(self, n): self.n = n self.adj = defaultdict(list) self.parent = [0] * (n + 1) self.depth = [0] * (n + 1) self.size = [0] * (n + 1) self.heavy = [0] * (n + 1) self.top = [0] * (n + 1) self.pos = [0] * (n + 1) self.rpos = [0] * (n + 1) self.cnt = 0 def add_edge(self, u, v): self.adj[u].append(v) self.adj[v].append(u) def dfs1(self, u, p): self.parent[u] = p self.size[u] = 1 max_subtree = -1 for v in self.adj[u]: if v != p: self.depth[v] = self.depth[u] + 1 self.dfs1(v, u) self.size[u] += self.size[v] if self.size[v] > max_subtree: max_subtree = self.size[v] self.heavy[u] = v def dfs2(self, u, t): self.top[u] = t self.pos[u] = self.cnt self.rpos[self.cnt] = u self.cnt += 1 if self.heavy[u] != 0: self.dfs2(self.heavy[u], t) for v in self.adj[u]: if v != self.parent[u] and v != self.heavy[u]: self.dfs2(v, v) # 示例:初始化并构建树 n = 5 tree = TreeChainDecomposition(n) edges = [(1, 2), (1, 3), (2, 4), (2, 5)] for u, v in edges: tree.add_edge(u, v) tree.dfs1(1, 0) tree.dfs2(1, 1) ``` 上述代码实现了树链剖分的基本框架,包括深度优先搜索(DFS)和重链划分。 #### 4. 实际应用案例 以 bzoj3252 为例,题目要求在树状结构中求解路径的最大价值和。这种问题可以通过树链剖分结合线段树或树状数组来解决。具体步骤如下: - 使用树链剖分将树划分为若干条链。 - 对每条链建立线段树或其他支持快速区间查询和修改的数据结构。 - 在查询或修改时,将路径拆分为若干条链,并分别在线段树上进行操作[^3]。 #### 5. 注意事项 - 树链剖分的时间复杂度通常为 \(O(n \log n)\),适合处理大规模数据。 - 在实际应用中,需要根据问题的具体需求选择合适的剖分方式(如重链剖分或长链剖分)。 - 结合其他数据结构(如线段树、树状数组)可以进一步提升效率。 ---
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