P3128 [USACO15DEC]Max Flow P ( 树上差分 )

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思路

学习链接
树上差分应用:
多次对树上的一段路径点权 ( 或者边权 ) 加减 x ,最后询问某个点 ( 或边 ) 权。
前置知识:LCA,差分
点权加:
u , v 路径上所有点权加 x ,pos = lca ( u , v ) ,fa = pre [ pos ] [ 0 ] 为 pos 父亲节点
diff [ u ] += x ,diff [ v ] += x ,diff [ pos ] -= x ,diff [ fa ] -= x ;
边权加:
u , v 路径上所有边权加 x ,pos = lca ( u , v) ,每个点 i 记录的边权为 i 与 i 的父亲节点之间边的权值
diff [ u ] += x ,diff [ v ] += x ,diff [ pos ] -= 2 * x ;

代码
// Problem: P3128 [USACO15DEC]Max Flow P
// Contest: Luogu
// URL: https://www.luogu.com.cn/problem/P3128
// Memory Limit: 125 MB
// Time Limit: 1000 ms
// 
// Powered by CP Editor (https://cpeditor.org)

//#pragma GCC optimize(3)//O3
//#pragma GCC optimize(2)//O2
#include<iostream>
#include<string>
#include<map>
#include<set>
//#include<unordered_map>
#include<queue>
#include<cstdio>
#include<vector>
#include<cstring>
#include<stack>
#include<algorithm>
#include<iomanip>
#include<cmath>
#include<fstream>
#define X first
#define Y second
#define base 233 
#define pb push_back
#define INF 0x3f3f3f3f3f3f3f3f
#define pii pair<int,int>
#define lowbit(x) x & -x
#define inf 0x3f3f3f3f
//#define int long long
//#define double long double
//#define rep(i,x,y) for(register int i = x; i <= y;++i)
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef unsigned long long ull;
const double pai=acos(-1.0);
const int maxn=1e5+10;
const int mod=1e9+7;
const double eps=1e-9;
const int N=5e3+10;
/*--------------------------------------------*/
inline int read()
{
    int k = 0, f = 1 ;
    char c = getchar() ;
    while(!isdigit(c)){if(c == '-') f = -1 ;c = getchar() ;}
    while(isdigit(c)) k = (k << 1) + (k << 3) + c - 48 ,c = getchar() ;
    return k * f ;
}
/*--------------------------------------------*/

int n,m,head[maxn],tot,diff[maxn];
struct node
{
	int to;
	int next;
}edge[maxn];
int deep[maxn],lg[maxn],pre[maxn][30];

void init()
{
	memset(head,-1,sizeof(head));
	memset(deep,0,sizeof(deep));
	memset(lg,0,sizeof(lg));
	memset(pre,0,sizeof(pre));
	memset(diff,0,sizeof(diff));
	tot=0;
}
void add(int u,int v)
{
	edge[tot].to=v;
	edge[tot].next=head[u];
	head[u]=tot++;
}
void dfs1(int pos,int fa)
{
	pre[pos][0]=fa;
	deep[pos]=deep[fa]+1;
	for(int i=1;i<=lg[deep[pos]];i++)
		pre[pos][i]=pre[pre[pos][i-1]][i-1];
	for(int i=head[pos];i!=-1;i=edge[i].next)
		if(edge[i].to!=fa)
			dfs1(edge[i].to,pos);
}
int lca(int x,int y)
{
	if(deep[x]<deep[y]) swap(x,y);
	while(deep[x]>deep[y])
		x=pre[x][lg[deep[x]-deep[y]]-1];
	if(x==y) return x;
	for(int i=lg[deep[x]]-1;i>=0;i--)
		if(pre[x][i]!=pre[y][i])
			x=pre[x][i],y=pre[y][i];
	return pre[x][0];
}
void dfs2(int pos,int fa)
{
	for(int i=head[pos];i!=-1;i=edge[i].next)
	{
		int v=edge[i].to;
		if(v==fa) continue;
		dfs2(v,pos);
		diff[pos]+=diff[v]; 
	}
}

int main() 
{
//	ios::sync_with_stdio(false);
//	cin.tie(0);cout.tie(0);
	init();
	cin>>n>>m;
	for(int i=1;i<n;i++)
	{
		int x,y;
		cin>>x>>y;
		add(x,y);
		add(y,x);
	}
	for(int i=1;i<=n;i++)
		lg[i]=lg[i>>1]+1;
	dfs1(1,0);
	while(m--)
	{
		int x,y;
		cin>>x>>y;
		int pos=lca(x,y);
		diff[x]+=1;
		diff[y]+=1;
		diff[pos]+=(-1);
		diff[pre[pos][0]]+=(-1);
	}
	dfs2(1,0);
	int ans=0;
	for(int i=1;i<=n;i++)
		ans=max(ans,diff[i]);
	cout<<ans<<endl;
    return 0;
} 
<think>好的,用户想学习树上差分,需要一份详细的中文学习材料,用Markdown格式。首先,我得先确认用户的基础,可能已经掌握了树的基本概念和遍历方法,以及差分数组的知识。接下来,我需要整理树上差分的核心内容,包括适用场景、基本思想、操作步骤、常见问题类型和例题解析。 首先,要介绍什么是树上差分,强调它用于高效处理树上路径更新和查询。然后,对比一维差分,说明其不同之处。接着,分点讲解点差分和边差分的实现方法,包括思路、步骤和例子。这部分需要详细说明如何利用LCA来拆分路径,以及如何进行后续的DFS统计。 然后,要考虑用户可能遇到的常见问题,比如如何选择点差分还是边差分,如何处理多次询问后的统计,以及时间复杂度的分析。这部分要简明扼要,帮助用户避免常见错误。 接下来是例题部分,选择经典题目如洛谷P3128和P3258,给出解题思路和代码示例,确保用户能通过实际应用加深理解。需要注意代码的注释和解释,帮助用户理解每一步的作用。 最后,推荐一些练习题目和参考资料,帮助用户巩固知识。需要确保链接的有效性,或者至少给出题目名称和来源,方便用户查找。 在组织内容时,要保持结构清晰,使用Markdown的标题、子标题、代码块和列表,让文档易读。同时,语言要简洁明了,避免过于学术化的表述,适合自学使用。还要注意检查逻辑是否连贯,步骤是否准确,避免技术错误,比如LCA的正确使用、差分数组的更新方式是否正确等。 可能用户需要的是从基础到应用的完整路径,因此需要按照学习顺序组织内容,先理论后实践,再练习题。另外,用户可能对树上差分的具体应用场景不太清楚,需要举例说明,比如统计节点被覆盖的次数,或者路径上的权重更新。 需要确保提供的代码示例正确,并且有适当的注释,方便用户理解。同时,时间复杂度分析部分要简明,指出优化点,比如使用Tarjan或倍增法求LCA对效率的影响。 总结来说,整个学习材料需要覆盖概念、原理、实现步骤、例题详解和练习题,结构清晰,内容详实,适合自学。同时,语言要口语化,避免生硬,让用户容易理解和跟进。</think>```markdown # 树上差分 系统学习指南 ## 📚 前置知识要求 1. 树的基本概念(节点、边、根、子树、LCA) 2.树的遍历方法(DFS、BFS) 3. 差分数组的基本概念与应用 4. 最近公共祖先(LCA)算法 ## 🌳 什么是树上差分? **核心思想**:将树上的路径修改操作转换为节点/边的增量标记,通过DFS后序遍历进行统计 **典型应用场景**: - 统计树上路径覆盖次数 - 路径权重批量增加 - 网络流量统计 - 离线处理多个区间操作 ## 🔢 两种实现方式 ### 1. 点差分 **适用场景**:路径端点处理(统计节点被覆盖次数) **操作步骤**: 1. 找到路径u-v的LCA 2. 差分数组操作: ```python diff[u] += val diff[v] += val diff[lca] -= val if father[lca] exists: diff[father[lca]] -= val ``` ### 2. 边差分 **适用场景**:路径边处理(统计边被覆盖次数) **操作步骤**: 1. 将边权下放到子节点 2. 差分数组操作: ```python diff[u] += val diff[v] += val diff[lca] -= 2*val ``` ## 🛠️ 实现流程 1. 预处理LCA(倍增/Tarjan) 2. 进行差分标记 3. DFS后序遍历统计结果 4. 根据需求处理最终数据 ## 💡 关键问题解析 ### Q1 如何选择点/边差分? - 统计节点 → 点差分 - 统计边 → 边差分 ### Q2 多次操作后如何统计? 通过DFS后序遍历累加子节点的标记值: ```python def dfs(u, parent): for v in children[u]: if v != parent: dfs(v, u) diff[u] += diff[v] ``` ## 📝 经典例题 ### 例题1:洛谷P3128 [USACO15DEC]Max Flow **题目**:给树上的多条路径,求最大节点流量 **解法**: 1. 点差分处理每条路径 2. DFS统计最终值 3. 遍历求最大值 **代码片段**: ```python # 伪代码示例 for _ in range(k): u, v = path lca = find_lca(u, v) diff[u] += 1 diff[v] += 1 diff[lca] -= 1 if parent[lca]: diff[parent[lca]] -= 1 dfs(root) print(max(diff)) ``` ### 例题2:洛谷P3258 [JLOI2014]松鼠的新家 **特点**:边差分应用,注意首尾节点的特殊处理 ## 🚀 复杂度分析 - 空间复杂度:O(n) ## 🔍 推荐练习 1. [CF1076E] Vasya and a Tree 2. [LOJ #10131] 暗的连锁 3. [POJ 3417] Network ## 📖 学习资源推荐 1. 《算法竞赛进阶指南》第0x63节 2. OI Wiki 树上差分专题 3. 洛谷题单:树上差分经典问题 ## 🧠 学习要点总结 1. 差分思想的核心是"标记-传递" 2. LCA的正确求法是关键 3. 注意区分点差分和边差分的不同处理 4. DFS后序遍历是统计的关键步骤 建议先理解一维差分,再通过2-3道典型题目实践,最后挑战变形题。遇到问题可画图模拟差分过程辅助理解。 ```
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