BZOJ 2157 旅游 树链剖分

本文介绍了一种在树形结构上进行高效查询和更新的方法,利用线段树实现边权的修改、反转及路径上的求和、最大值和最小值查询。通过节点深度划分和递归构建,确保了算法的高效执行。

题目大意:维护一棵树,每条边有边权,支持下列操作:

1.修改某条边的边权

2.将某条路经上的边权反转

3.询问某条路经上的和

4.询问某条路经上的最大值

5.询问某条路经上的最小值

裸链剖怎么这么多- -

边权的处理方式是把边权放到两端点中深度较大的那个里

反转就把和取反,最大最小值交换后取反就行了

为何这数据范围给我一种“暴力MS能艹过去?”的错觉- -

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#define M 20200
using namespace std;

struct Segtree{
	Segtree *ls,*rs;
	int sum,max_val,min_val;
	bool rev_mark;
	void* operator new (size_t)
	{
		static Segtree mempool[M<<1],*C=mempool;
		return C++;
	}
	void Reverse()
	{
		sum=-sum;
		max_val=-max_val;
		min_val=-min_val;
		swap(max_val,min_val);
		rev_mark^=1;
	}
	void Push_Up()
	{
		sum=ls->sum+rs->sum;
		max_val=max(ls->max_val,rs->max_val);
		min_val=min(ls->min_val,rs->min_val);
	}
	void Push_Down()
	{
		if(rev_mark)
		{
			ls->Reverse();
			rs->Reverse();
			rev_mark=false;
		}
	}
	void Build_Tree(int x,int y,int a[])
	{
		int mid=x+y>>1;
		if(x==y)
		{
			sum=max_val=min_val=a[mid];
			return ;
		}
		(ls=new Segtree)->Build_Tree(x,mid,a);
		(rs=new Segtree)->Build_Tree(mid+1,y,a);
		Push_Up();
	}
	void Modify(int x,int y,int pos,int val)
	{
		int mid=x+y>>1;
		if(x==y)
		{
			sum=min_val=max_val=val;
			return ;
		}
		Push_Down();
		if(pos<=mid)
			ls->Modify(x,mid,pos,val);
		else
			rs->Modify(mid+1,y,pos,val);
		Push_Up();
	}
	void Reverse(int x,int y,int l,int r)
	{
		int mid=x+y>>1;
		if(x==l&&y==r)
		{
			Reverse();
			return ;
		}
		Push_Down();
		if(r<=mid)
			ls->Reverse(x,mid,l,r);
		else if(l>mid)
			rs->Reverse(mid+1,y,l,r);
		else
			ls->Reverse(x,mid,l,mid),rs->Reverse(mid+1,y,mid+1,r);
		Push_Up();
	}
	int Get_Sum(int x,int y,int l,int r)
	{
		int mid=x+y>>1;
		if(x==l&&y==r)
			return sum;
		Push_Down();
		if(r<=mid)
			return ls->Get_Sum(x,mid,l,r);
		if(l>mid)
			return rs->Get_Sum(mid+1,y,l,r);
		return ls->Get_Sum(x,mid,l,mid) + rs->Get_Sum(mid+1,y,mid+1,r);
	}
	int Get_Max(int x,int y,int l,int r)
	{
		int mid=x+y>>1;
		if(x==l&&y==r)
			return max_val;
		Push_Down();
		if(r<=mid)
			return ls->Get_Max(x,mid,l,r);
		if(l>mid)
			return rs->Get_Max(mid+1,y,l,r);
		return max( ls->Get_Max(x,mid,l,mid) , rs->Get_Max(mid+1,y,mid+1,r) );
	}
	int Get_Min(int x,int y,int l,int r)
	{
		int mid=x+y>>1;
		if(x==l&&y==r)
			return min_val;
		Push_Down();
		if(r<=mid)
			return ls->Get_Min(x,mid,l,r);
		if(l>mid)
			return rs->Get_Min(mid+1,y,l,r);
		return min( ls->Get_Min(x,mid,l,mid) , rs->Get_Min(mid+1,y,mid+1,r) );
	}
}*tree=new Segtree;

struct abcd{
	int to,f,next;
}table[M<<1];

int head[M],tot;
int n,m,X[M],Y[M],Z[M];
int fa[M],son[M],dpt[M],size[M],top[M],pos[M],a[M],cnt;

void Add(int x,int y,int z)
{
	table[++tot].to=y;
	table[tot].f=z;
	table[tot].next=head[x];
	head[x]=tot;
}

void DFS1(int x)
{
	int i;
	dpt[x]=dpt[fa[x]]+1;
	size[x]=1;
	for(i=head[x];i;i=table[i].next)
		if(table[i].to!=fa[x])
		{
			fa[table[i].to]=x;
			DFS1(table[i].to);
			size[x]+=size[table[i].to];
			if(size[table[i].to]>size[son[x]])
				son[x]=table[i].to;
		}
}

void DFS2(int x)
{
	int i;
	if(son[fa[x]]==x)
		top[x]=top[fa[x]];
	else
		top[x]=x;
	pos[x]=++cnt;
	if(son[x]) DFS2(son[x]);
	for(i=head[x];i;i=table[i].next)
		if( table[i].to!=fa[x] && table[i].to!=son[x] )
			DFS2(table[i].to);
}

void Reverse(int x,int y)
{
	int fx=top[x],fy=top[y];
	while(fx!=fy)
	{
		if(dpt[fx]<dpt[fy])
			swap(x,y),swap(fx,fy);
		tree->Reverse(1,n,pos[fx],pos[x]);
		x=fa[fx];fx=top[x];
	}
	if(x==y) return ;
	if(dpt[x]<dpt[y])
		swap(x,y);
	tree->Reverse(1,n,pos[son[y]],pos[x]);
}

int Get_Sum(int x,int y)
{
	int re=0,fx=top[x],fy=top[y];
	while(fx!=fy)
	{
		if(dpt[fx]<dpt[fy])
			swap(x,y),swap(fx,fy);
		re+=tree->Get_Sum(1,n,pos[fx],pos[x]);
		x=fa[fx];fx=top[x];
	}
	if(x==y) return re;
	if(dpt[x]<dpt[y])
		swap(x,y);
	return re+tree->Get_Sum(1,n,pos[son[y]],pos[x]);
}

int Get_Max(int x,int y)
{
	int re=0xefefefef,fx=top[x],fy=top[y];
	while(fx!=fy)
	{
		if(dpt[fx]<dpt[fy])
			swap(x,y),swap(fx,fy);
		re=max(re,tree->Get_Max(1,n,pos[fx],pos[x]) );
		x=fa[fx];fx=top[x];
	}
	if(x==y) return re;
	if(dpt[x]<dpt[y])
		swap(x,y);
	return max(re,tree->Get_Max(1,n,pos[son[y]],pos[x]) );
}

int Get_Min(int x,int y)
{
	int re=0x3f3f3f3f,fx=top[x],fy=top[y];
	while(fx!=fy)
	{
		if(dpt[fx]<dpt[fy])
			swap(x,y),swap(fx,fy);
		re=min(re,tree->Get_Min(1,n,pos[fx],pos[x]) );
		x=fa[fx];fx=top[x];
	}
	if(x==y) return re;
	if(dpt[x]<dpt[y])
		swap(x,y);
	return min(re,tree->Get_Min(1,n,pos[son[y]],pos[x]) );
}

int main()
{
	int i,x,y,z;
	char p[10];
	cin>>n;
	for(i=1;i<n;i++)
	{
		scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
		++x;++y;
		X[i]=x;Y[i]=y;Z[i]=z;
		Add(x,y,z);
		Add(y,x,z);
	}
	DFS1(1);DFS2(1);
	for(i=1;i<n;i++)
	{
		x=X[i];y=Y[i];
		a[ pos[dpt[x]>dpt[y]?x:y] ]=Z[i];
	}
	tree->Build_Tree(1,n,a);
	cin>>m;
	for(i=1;i<=m;i++)
	{
		scanf("%s",p);
		if(p[0]=='C')
		{
			scanf("%d%d",&x,&y);
			tree->Modify(1,n,pos[dpt[X[x]]>dpt[Y[x]]?X[x]:Y[x]],y);
		}
		else if(p[0]=='N')
		{
			scanf("%d%d",&x,&y);
			Reverse(x+1,y+1);
		}
		else if(p[0]=='S')
		{
			scanf("%d%d",&x,&y);
			printf("%d\n", Get_Sum(x+1,y+1) );
		}
		else if(p[1]=='I')
		{
			scanf("%d%d",&x,&y);
			printf("%d\n", Get_Min(x+1,y+1) );
		}
		else
		{
			scanf("%d%d",&x,&y);
			printf("%d\n", Get_Max(x+1,y+1) );
		}
	}
	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。 ---
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