【NOI2015】【BZOJ4196】软件包管理器

本文介绍了一种软件包管理器的设计思路,特别是针对依赖解决的问题。该管理器能够有效地处理软件包之间的依赖关系,并快速反馈安装或卸载操作对软件包安装状态的影响。

Description

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。Debian/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,……,Am−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。
Input

输入文件的第1行包含1个正整数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个正整数q,表示询问的总数。
之后q行,每行1个询问。询问分为两种:
installx:表示安装软件包x
uninstallx: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)。
Output

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。
Sample Input

7

0 0 0 1 1 5

5

install 5

install 6

uninstall 1

install 4

uninstall 0
Sample Output

3

1

3

2

3
HINT

一开始所有的软件包都处于未安装状态。

安装 5 号软件包,需要安装 0,1,5 三个软件包。

之后安装 6 号软件包,只需要安装 6 号软件包。此时安装了 0,1,5,6 四个软件包。

卸载 1 号软件包需要卸载 1,5,6 三个软件包。此时只有 0 号软件包还处于安装状态。

之后安装 4 号软件包,需要安装 1,4 两个软件包。此时 0,1,4 处在安装状态。

最后,卸载 0 号软件包会卸载所有的软件包。

n=100000

q=100000
Source

卸载就是维护子树信息,安装就是维护节点到根节点的路径信息.
裸链剖..
我做的时候傻逼寄了个链底

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<algorithm>
#define MAXN 100010
#define lchild rt<<1,l,mid
#define rchild rt<<1|1,mid+1,r
#define ln rt<<1
#define rn rt<<1|1
#define MAXINT 0x7fffffff
using namespace std;
int n,q,top,Top;
struct seg
{
    int l,r;
    int num[2],flag;
}tree[MAXN<<2];
struct edge
{
    int to;
    edge *next;
}e[MAXN*2],*prev[MAXN];
int size[MAXN],chain[MAXN],bot[MAXN],num[MAXN],fa[MAXN][18],deep[MAXN],root[MAXN];
//chain链顶 bot链底 root 以x为根子树右区间 
bool vis[MAXN];
inline int lca(int a,int b)
{
    if (deep[a]<deep[b]) swap(a,b);
    int t=deep[a]-deep[b];
    for (int i=0;i<=17;i++)
        if (t&(1<<i)) a=fa[a][i];
    for (int i=17;i>=0;i--)
        if (fa[a][i]!=fa[b][i])
        {
            a=fa[a][i];
            b=fa[b][i];
        }
    if (a==b) return a;
    else return fa[a][0];
}
inline void dfs1(int x)
{
    vis[x]=1;size[x]=1;
    for (int i=1;i<=17;i++)
    {
        if (1<<i>deep[x]) break;
        fa[x][i]=fa[fa[x][i-1]][i-1];
    }
    for (edge *i=prev[x];i;i=i->next)
    {
        int t=i->to;
        if (vis[t]) continue;
        fa[t][0]=x;deep[t]=deep[x]+1;
        dfs1(t);
        size[x]+=size[t];
    }
}
inline void dfs2(int x,int last)
{
    int t=100001;
    chain[x]=last;num[x]=++Top;root[x]=Top;
    if (deep[bot[chain[x]]]<deep[x])    bot[chain[x]]=x;
    for (edge *i=prev[x];i;i=i->next)
        if (deep[i->to]>deep[x]&&size[i->to]>size[t])   t=i->to;
    if (t>n)    return;
    dfs2(t,last);
    for (edge *i=prev[x];i;i=i->next)
        if (deep[i->to]>deep[x]&&i->to!=t)  dfs2(i->to,i->to);
    root[x]=Top;
} 
inline void in(int &x)
{
    char ch=getchar();x=0;
    while (!(ch>='0'&&ch<='9')) ch=getchar();
    while (ch>='0'&&ch<='9')    x=x*10+ch-'0',ch=getchar();
}
inline void insert(int u,int v)
{
    e[++top].to=v;e[top].next=prev[u];prev[u]=&e[top];
}
inline void push_up(int rt)
{
    tree[rt].num[0]=tree[ln].num[0]+tree[rn].num[0];
    tree[rt].num[1]=tree[ln].num[1]+tree[rn].num[1];
}
inline void push_down(int rt)
{
    int b=tree[rt].flag;
    if (tree[rt].l==tree[rt].r) return;
    if (b!=-MAXINT)
    {
        tree[ln].num[b]=tree[ln].r-tree[ln].l+1;tree[ln].num[!b]=0;
        tree[rn].num[b]=tree[rn].r-tree[rn].l+1;tree[rn].num[!b]=0;
        tree[ln].flag=tree[rn].flag=b;
    }
    tree[rt].flag=-MAXINT;
}
inline void build(int rt=1,int l=1,int r=n)
{
    tree[rt].l=l;tree[rt].r=r;
    if (l==r)
    {
        tree[rt].num[0]=1;tree[rt].flag=-MAXINT;
        return;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    build(lchild);build(rchild);
    push_up(rt);
}
inline void modify(int rt,int l,int r,int delta)
{
    if (r<l)    swap(l,r);
    push_down(rt);
    int L=tree[rt].l,R=tree[rt].r,mid=(L+R)>>1;
    if (l<=L&&r>=R)
    {
        tree[rt].num[delta]=R-L+1;
        tree[rt].num[!delta]=0;
        tree[rt].flag=delta;
        return;
    }
    if (r<=mid) modify(ln,l,r,delta);
    else
    if (l>mid)  modify(rn,l,r,delta);
    else    modify(ln,l,mid,delta),modify(rn,mid+1,r,delta);
    push_up(rt);
}
inline void Modify(int a,int b,int delta)
{
    while (chain[a]!=chain[b])
    {
        modify(1,num[chain[a]],num[a],delta);
        a=fa[chain[a]][0];  
    }
    modify(1,num[b],num[a],delta);
}
inline int query(int rt,int l,int r,int flag)
{
    if (r<l)    swap(l,r);
    push_down(rt);
    int L=tree[rt].l,R=tree[rt].r,mid=(L+R)>>1;
    if (l<=L&&r>=R) return tree[rt].num[flag];
    if (r<=mid) return query(ln,l,r,flag);
    if (l>mid)  return query(rn,l,r,flag);
    return query(ln,l,mid,flag)+query(rn,mid+1,r,flag);
}
inline int Query(int a,int b,int flag)
{
    int ret=0;
    while (chain[a]!=chain[b])
    {
        ret+=query(1,num[chain[a]],num[a],flag);
        a=fa[chain[a]][0];
    }
    ret+=query(1,num[b],num[a],flag);
    return ret;
}
int main()
{
    in(n);
    for (int i=0;i<n;i++)   root[i]=i;
    for (int i=1;i<n;i++)
    {
        int f;in(f);
        insert(f,i);insert(i,f);
    }
    build();
    dfs1(0);
    dfs2(0,0);
    in(q);
    char ch[10];
    int u;
    while (q--)
    {
        scanf("%s",ch);
        if (ch[0]=='i')
        {
            in(u);
            int Num;
            Num=Query(u,0,0);
            Modify(u,0,1);
            printf("%d\n",Num);
        }
        else
        {
            in(u);
            int Num;
            Num=query(1,num[u],root[u],1);
            modify(1,num[u],root[u],0);
            printf("%d\n",Num);
        }
    }
}
<think>我们正在解析NOI2015软件包管理器题目,使用树链剖分和线段树实现。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树(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的子树中所有已安装的包)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。我们使用树链剖分将树转化为序列,然后用线段树维护区间和(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的子树中已安装的节点全部卸载。我们需要计算子树中已安装的节点数(即1的个数),然后全部置为0。注意:树链剖分后,节点在序列中的位置用dfn序(DFS序)表示。子树对应区间[dfn[x],dfn[x]+size[x]-1];路径则通过树链剖分拆分成若干条重链上的区间。我们使用线段树维护区间和,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:树链剖分(两次DFS)第一次DFS:求父节点、深度、子树大小、重儿子第二次DFS:求DFS序、重链顶点2.建线段树:根据dfn序,每个节点对应线段树的一个位置,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:直接处理子树:区间为[dfn[x],dfn[x]+sz[x]-1]改变的状态数=子树中1的个数(即区间和),然后置0。4.线段树需要实现:-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:-定义树结构(邻接表)-树链剖分预处理-线段树类-主函数:读入数据、建树、剖分、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(树链剖分+线段树) #### 问题分析 软件包管理器需要维护树形依赖结构(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的子树) 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[树链剖分] --> B[重链划分] B --> C[DFS序映射] C --> D[线段树维护] D --> E[路径操作 install] D --> F[子树操作 uninstall] ``` #### 代码实现解析 ##### 1. 树链剖分预处理 ```cpp // 第一次DFS:求子树大小/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]; // 子树大小 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. 线段树设计 ```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0,1置1) +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(子树覆盖)** ```cpp int uninstall(int x) { // 查询子树中已安装数量 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 | |-------------|------------|--------------------| | 树链剖分预处理 | $O(n)$ | 两次DFS | | install操作 | $O(\log^2 n)$ | 重链拆分+线段树操作 | | uninstall操作 | $O(\log n)$ | 子树区间操作 | #### 完整代码结构 ```cpp #include <vector> #include <cstring> using namespace std; const int N = 1e5+5; vector<int> G[N]; // 依赖树 int fa[N], dep[N], siz[N], son[N]; int dfn[N], top[N], cnt; SegmentTree tree; // 线段树 int main() { // 读入依赖关系 // 树链剖分预处理 // 处理q个操作: while(q--) { if(op == "install") cout << install(x) << endl; else cout << uninstall(x) << endl; } } ``` #### 树链剖分核心思想 将树拆分为**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. 子树对应DFS序上的连续区间 通过线段树高效处理**路径和子树**操作,将树操作转化为区间操作[^1][^2]。
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