[BZOJ3637]Query on a tree VI(树链剖分)

本文介绍了一种特殊的树形DP算法,该算法通过计算每个节点对其祖先节点的贡献来解决特定类型的连通性问题。同时,文章还讨论了如何使用线段树优化查找过程,并提供了详细的代码实现。

=== ===

这里放传送门

=== ===

题解

知道啥叫SB做法么
本做法极其SB,仅供娱乐,谨慎参考

如果模拟一下每个点的贡献被累加的过程可以发现实际上就是每个点顺着父亲往上跑跑到第一个和它颜色不一样的点,这一串点都会被累加这个点的贡献。那么查询一个点x的时候只要找到离它最远并且能和它联通的祖先u,那么u子树里面的点都和x联通,而u外面的点都不和x联通。那也就是查一下u子树里面有多少点和u联通就可以了。
那么对每个点维护黑和白两个值。以当前点x是黑点为例,就要维护有多少黑点能和x联通,有多少白点能跑到x的儿子位置。这样的话当x的颜色改变的时候就可以直接把白点那一块继承过来。
具体来说当修改点x的颜色的时候,以x由黑变白为例,首先黑色的那个值变成了有多少黑点能跑到x的儿子位置,这个只要减去x一个就可以了,然后这一块对祖先的影响要先找到离x最远并且和x联通的祖先u,从x到u的这一块都要减去原来和x联通的黑点数目;相对的白色的那个值变成了有多少白点能和x联通,就要加上x一个,然后处理它对祖先的影响,还是找到离x最远并且能和它联通的祖先u,从x到u的父亲这一块全都加上现在和x联通的白点数目。
找那个u的地方写的非常蠢。。一开始写了个复杂度不科学的线段树然后T了,然后写了个 log2 的线段树又T了,最后写了个二分+树状数组才过掉。。然而是不是可以在线段树里面直接维护来着?

代码

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
int n,p[100010],a[200010],nxt[200010],size[100010],son[100010],top[100010],fa[100010],deep[100010],w[100010],tot,cnt;
int B[100010],W[100010],m,R[100010],num[100010],clr[100010];
void add(int x,int y){
    tot++;a[tot]=y;nxt[tot]=p[x];p[x]=tot;
}
void dfs(int u){
    deep[u]=deep[fa[u]]+1;
    size[u]=1;son[u]=0;
    for (int i=p[u];i!=0;i=nxt[i])
      if (a[i]!=fa[u]){
          fa[a[i]]=u;dfs(a[i]);
          size[u]+=size[a[i]];
          if (size[a[i]]>size[son[u]])
            son[u]=a[i];
      }
}
void dfs_again(int u,int tp){
    top[u]=tp;w[u]=++cnt;num[cnt]=u;
    if (son[u]!=0) dfs_again(son[u],tp);
    for (int i=p[u];i!=0;i=nxt[i])
      if (a[i]!=fa[u]&&a[i]!=son[u])
        dfs_again(a[i],a[i]);
}
int lowbit(int i){return i&(-i);}
void Add(int i,int v,int opt){
    int *s=(opt==0)?B:W;
    if (opt==2) s=clr;
    while (i<=n){s[i]+=v;i+=lowbit(i);}
}
int Ask(int i,int opt){
    int ans=0,*s=(opt==0)?B:W;
    if (opt==2) s=clr;
    while (i!=0){ans+=s[i];i-=lowbit(i);}
    return ans;
}
void addnum(int l,int r,int v,int opt){
    Add(l,v,opt);Add(r+1,-v,opt);
}
void Reverse(int x){
    if (R[x]==1) Add(w[x],-1,2);
    else Add(w[x],1,2);
    R[x]^=1;
}
void Change(int x,int y,int val,int opt){
    if (x==0||y==0) return;
    while (top[x]!=top[y]){
        if (deep[top[x]]<deep[top[y]]) swap(x,y);
        addnum(w[top[x]],w[x],val,opt);
        x=fa[top[x]];
    }
    if (deep[x]>deep[y]) swap(x,y);
    addnum(w[x],w[y],val,opt);
}
int ask(int l,int r,int x){
    int mid,val,lim=r;
    if (R[num[r]]!=x) return 0;
    while (l!=r){
        mid=(l+r)>>1;
        val=Ask(lim,2)-Ask(mid,2);
        if (val!=x*(lim-mid)) l=mid+1;
        else r=mid;
    }
    return (R[num[l]]==x)?num[l]:num[l+1];
}
int Find(int x){
    int pos,c=R[x],ans=x;
    while (x!=0){
        pos=ask(w[top[x]],w[x],c);
        if (pos==0) return ans;
        if (pos!=top[x]) return pos;
        ans=top[x];x=fa[top[x]];
    }
    return ans;
}
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    for (int i=1;i<n;i++){
        int x,y;scanf("%d%d",&x,&y);
        add(x,y);add(y,x);
    }
    dfs(1);dfs_again(1,1);
    for (int i=1;i<=n;i++)
      addnum(w[i],w[i],size[i],0);
    scanf("%d",&m);
    for (int i=1;i<=m;i++){
        int type,x;scanf("%d%d",&type,&x);
        if (type==0){
            int pos=Find(x);
            printf("%d\n",Ask(w[pos],R[x]));
        }else{
            int pos=Find(x),num=Ask(w[x],R[x]);
            addnum(w[x],w[x],-1,R[x]);
            if (pos!=1) pos=fa[pos];
            Change(fa[x],pos,-num,R[x]);
            Reverse(x);
            pos=Find(x);num=Ask(w[x],R[x])+1;
            addnum(w[x],w[x],1,R[x]);
            if (pos!=1) pos=fa[pos];
            Change(fa[x],pos,num,R[x]);
        }
    }
    return 0;
}
### 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。 ---
评论 1
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值