BZOJ 3995 [SDOI2015]道路修建

本文介绍了一种利用线段树解决特定图形中区间最小生成树问题的方法。通过维护左右竖向边的位置及边权值,实现区间合并操作,并确保在合并过程中能正确处理可能形成的环路。

题意:2行n列的网格图边有边权,支持

1.修改一条边权值

2.询问区间最小生成树

Sol:

又是你,2行n列网格图,线段树套路直接上

两个区间的最小生成树如何合并?


红边中小的那个一定会加上,考虑大的那个是否保留,如果保留上会形成环,删掉环上最大边即可

怎么求形成环上最大边权?

显然一个区间内最小生成树至少包括一条竖向边,不难发现一个区间最右竖向边右边所有横向边都在最小生成树上,最左竖向边同理

所以形成的换=左区间最右竖向边+最右竖向边右边所有横向边+右区间最左竖向边+最左竖向边左边所有横向边

维护左右竖向边位置以及左右竖向边左右所有横向边极值,合并时讨论即可

注意如果只有一条竖向边的区间,最左=最右

Code:

#include<bits/stdc++.h>
#define lson l,mid,rt<<1
#define rson mid+1,r,rt<<1|1
#define debug(x) cout<<#x<<"="<<x<<endl
using namespace std;
const int maxn = 60009;
const int lim = 10002;
int n,m;
struct sg_tree
{
	int val;
	int lp,rp,up,down,lmx[2],rmx[2];
}node[maxn<<2];
int row[maxn];

inline int read()
{
	int x=0,f=1;char ch=getchar();
	while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
	while(ch>='0'&&ch<='9'){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();}
	return x*f;
}

sg_tree Merge(int up,int down,sg_tree L,sg_tree R)
{
	sg_tree now;now.up=up;now.down=down;
	now.val=L.val+R.val+min(up,down);
	int ll=max(max(L.rmx[0],L.rmx[1]),row[L.rp]),rr=max(max(R.lmx[0],R.lmx[1]),row[R.lp]),num=max(ll,rr);
	if(num>max(up,down))
	{
		now.val-=num;now.val+=max(up,down);
		if(ll>rr)
		{
			if(max(L.rmx[0],L.rmx[1])>row[L.rp])
			{
				now.lp=L.lp;now.lmx[0]=L.lmx[0];now.lmx[1]=L.lmx[1];
				now.rp=R.rp;now.rmx[0]=R.rmx[0];now.rmx[1]=R.rmx[1];
			}
			else
			{
				if(L.lp!=L.rp)
				{
					now.lp=L.lp;now.lmx[0]=L.lmx[0];now.lmx[1]=L.lmx[1];
					now.rp=R.rp;now.rmx[0]=R.rmx[0];now.rmx[1]=R.rmx[1];
				}
				else
				{
					now.lp=R.lp;now.rp=R.rp;
					now.lmx[0]=max(max(L.lmx[0],L.rmx[0]),max(down,R.lmx[0]));
					now.lmx[1]=max(max(L.lmx[1],L.rmx[1]),max(up,R.lmx[1]));
					now.rmx[0]=R.rmx[0];now.rmx[1]=R.rmx[1];
				}
			}
		}
		else
		{
			if(max(R.lmx[0],R.lmx[1])>row[R.lp])
			{
				now.lp=L.lp;now.lmx[0]=L.lmx[0];now.lmx[1]=L.lmx[1];
				now.rp=R.rp;now.rmx[0]=R.rmx[0];now.rmx[1]=R.rmx[1];
			}
			else
			{
				if(R.lp!=R.rp)
				{
					now.lp=L.lp;now.lmx[0]=L.lmx[0];now.lmx[1]=L.lmx[1];
					now.rp=R.rp;now.rmx[0]=R.rmx[0];now.rmx[1]=R.rmx[1];
				}
				else
				{
					now.rp=L.rp;now.lp=L.lp;
					now.rmx[0]=max(max(R.lmx[0],R.rmx[0]),max(down,L.rmx[0]));
					now.rmx[1]=max(max(R.lmx[1],R.rmx[1]),max(up,L.rmx[1]));
					now.lmx[0]=L.lmx[0];now.lmx[1]=L.lmx[1];
				}
			}
		}
	}
	else
	{
		now.lp=L.lp;now.lmx[0]=L.lmx[0];now.lmx[1]=L.lmx[1];
		now.rp=R.rp;now.rmx[0]=R.rmx[0];now.rmx[1]=R.rmx[1];
	}
	return now;
}
void Insert(int l,int r,int rt,int left,int right,int delta,int opt)
{
	int mid=(l+r)>>1;
	if(right<=mid) Insert(lson,left,right,delta,opt);
	else if(left>mid) Insert(rson,left,right,delta,opt);
	else{if(opt==0) node[rt].down=delta;else node[rt].up=delta;}
	node[rt]=Merge(node[rt].up,node[rt].down,node[rt<<1],node[rt<<1|1]);
}
void Modify(int l,int r,int rt,int pos,int delta)
{
	if(l==r)
	{
		node[rt].lp=node[rt].rp=l;
		node[rt].val=delta;
		node[rt].lmx[0]=node[rt].rmx[0]=node[rt].lmx[1]=node[rt].rmx[1]=0;
		return ;
	}int mid=(l+r)>>1;
	if(pos<=mid) Modify(lson,pos,delta);
	else Modify(rson,pos,delta);
	node[rt]=Merge(node[rt].up,node[rt].down,node[rt<<1],node[rt<<1|1]);
}
sg_tree query(int l,int r,int rt,int left,int right)
{
	if(l==left&&right==r) return node[rt];
	int mid=(l+r)>>1;
	if(right<=mid) return query(lson,left,right);
	else if(left>mid) return query(rson,left,right);
	else return Merge(node[rt].up,node[rt].down,query(lson,left,mid),query(rson,mid+1,right));
}

int main()
{
	n=read();m=read();
	char opt[10];
	for(int i=1;i<=n;i++) row[i]=lim;
	for(int i=1;i<n;i++) Insert(1,n,1,i,i+1,read(),0);
	for(int i=1;i<n;i++) Insert(1,n,1,i,i+1,read(),1);
	for(int i=1;i<=n;i++) row[i]=read(),Modify(1,n,1,i,row[i]);
	while(m--)
	{
		scanf("%s",opt+1);
		if(opt[1]=='C')
		{
			int x0=read(),y0=read(),x1=read(),y1=read(),val=read();
			x0--;x1--;
			if(y0>y1) swap(y0,y1),swap(x0,x1);
			if(x0==x1) Insert(1,n,1,y0,y1,val,x0);
			else row[y1]=val,Modify(1,n,1,y1,val);
		}
		else
		{
			int l=read(),r=read();
			printf("%d\n",query(1,n,1,l,r).val);
		}
	}
	return 0;
}


### NOIP2015 运输计划 BZOJ4326 题解分析 #### 问题背景 该问题是经典的图论优化问题之一,主要考察树结构上的路径操作以及高效的数据处理能力。题目要求在一个由 $n$ 个节点组成的无向连通树中找到最优的一条边将其改造为虫洞(通过此边不需要耗费时间),从而使得给定的 $m$ 条运输路径中的最长耗时最小化。 --- #### 解决方案概述 解决这一问题的核心在于利用 **二分答案** 和 **树上差分技术** 的组合来实现高效的计算过程。以下是具体的技术细节: 1. **二分答案**: 设当前目标是最小化的最大路径长度为 $T_{\text{max}}$。我们可以通过二分的方式逐步逼近最终的结果。每次尝试验证是否存在一种方式将某条边改为虫洞后使所有路径的最大值不超过当前设定的目标值 $mid$[^1]。 2. **路径标记与统计**: 使用树上差分的思想对每一条路径进行标记并快速统计受影响的情况。假设两点之间的最近公共祖先 (Lowest Common Ancestor, LCA) 是 $r = \text{lca}(u_i, v_i)$,则可以在三个位置分别施加影响:增加 $(u_i + 1), (v_i + 1)$ 同时减少 $(r - 2)$。这种操作能够有效覆盖整条路径的影响范围,并便于后续统一查询和判断[^1]。 3. **数据结构支持**: 结合线段树或者 BIT (Binary Indexed Tree),可以进一步加速区间修改和单点查询的操作效率。这些工具帮助我们在复杂度范围内完成大量路径的同时更新和检索需求[^2]。 4. **实际编码技巧**: 实现过程中需要注意一些边界条件和技术要点: - 正确维护 DFS 序列以便映射原树节点到连续编号序列; - 准备好辅助函数用于快速定位 LCA 节点及其对应关系; - 编码阶段应特别留意变量初始化顺序及循环终止逻辑以防潜在错误发生。 下面给出一段基于上述原理的具体 Python 实现代码作为参考: ```python from collections import defaultdict, deque class Solution: def __init__(self, n, edges): self.n = n self.graph = defaultdict(list) for u, v, w in edges: self.graph[u].append((v, w)) self.graph[v].append((u, w)) def preprocess(self): """Preprocess the tree to get dfs order and lca.""" pass def binary_search_answer(self, paths): low, high = 0, int(1e9) best_possible_time = high while low <= high: mid = (low + high) // 2 if self.check(mid, paths): # Check feasibility with current 'mid' best_possible_time = min(best_possible_time, mid) high = mid - 1 else: low = mid + 1 return best_possible_time def check(self, limit, paths): diff_array = [0]*(self.n+1) for path_start, path_end in paths: r = self.lca(path_start, path_end) # Apply difference on nodes based on their relationship. diff_array[path_start] += 1 diff_array[path_end] += 1 diff_array[r] -= 2 suffix_sum = [sum(diff_array[:i]) for i in range(len(diff_array)+1)] # Verify whether any edge can be modified within given constraints. possible_to_reduce_max = False for node in range(1, self.n+1): parent_node = self.parent[node] if suffix_sum[node]-suffix_sum[parent_node]>limit: continue elif not possible_to_reduce_max: possible_to_reduce_max=True return possible_to_reduce_max # Example usage of class methods would follow here... ``` --- #### 总结说明 综上所述,本题的关键突破点在于如何巧妙运用二分策略缩小搜索空间,再辅以恰当的树形结构遍历技术和差分手段提升整体性能表现。这种方法不仅适用于此类特定场景下的最优化求解任务,在更广泛的动态规划领域也有着广泛的应用前景[^3]。 ---
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