[bzoj3531][树链剖分]旅行

Description

S国有N个城市,编号从1到N。城市间用N-1条双向道路连接,满足
从一个城市出发可以到达其它所有城市。每个城市信仰不同的宗教,如飞天面条神教、隐形独角兽教、绝地教都是常见的信仰。为了方便,我们用不同的正整数代表各种宗教,
S国的居民常常旅行。旅行时他们总会走最短路,并且为了避免麻烦,只在信仰和他们相同的城市留宿。当然旅程的终点也是信仰与他相同的城市。S国政府为每个城市标定了不同的旅行评级,旅行者们常会记下途中(包括起点和终点)留宿过的城市的评级总和或最大值。
在S国的历史上常会发生以下几种事件: ”CC x c”:城市x的居民全体改信了c教; ”CW x w”:城市x的评级调整为w; ”QS x y”:一位旅行者从城市x出发,到城市y,并记下了途中留宿过的城市的评级总和; ”QM x
y”:一位旅行者从城市x出发,到城市y,并记下了途中留宿过 的城市的评级最大值。
由于年代久远,旅行者记下的数字已经遗失了,但记录开始之前每座城市的信仰与评级,还有事件记录本身是完好的。请根据这些信息,还原旅行者记下的数字。
为了方便,我们认为事件之间的间隔足够长,以致在任意一次旅行中,所有城市的评级和信仰保持不变。

Input

输入的第一行包含整数N,Q依次表示城市数和事件数。
接下来N行,第i+l行两个整数Wi,Ci依次表示记录开始之前,城市i的 评级和信仰。
接下来N-1行每行两个整数x,y表示一条双向道路。
接下来Q行,每行一个操作,格式如上所述。

Output

对每个QS和QM事件,输出一行,表示旅行者记下的数字。

Sample Input

5 6
3 1
2 3
1 2
3 3
5 1
1 2
1 3
3 4
3 5
QS 1 5
CC 3 1
QS 1 5
CW 3 3
QS 1 5
QM 2 4

Sample Output

8
9
11
3

HINT

N,Q < =10^5 , C < =10^5

数据保证对所有QS和QM事件,起点和终点城市的信仰相同;在任意时

刻,城市的评级总是不大于10^4的正整数,且宗教值不大于C。

题解

之前没有写过这种题。。所以说我并不知道真正的线段树动态开点是什么。但是通过学习我终于发现其实是和主席树差不多的东西。
树形结构很明显要树剖对吧,但是我们怎么用一棵线段树维护出10^4的点值呢。那就每个点值建一棵线段树啊哈哈哈哈哈。直接建线段树空间直接炸裂,于是乎这就要动态开点的线段树了。
其实我觉得我写大型数据结构真的很顺手

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<algorithm>
#include<cmath>
using namespace std;
struct node
{
    int x,y,next;
}a[211000];int len,last[111000];
void ins(int x,int y)
{
    len++;
    a[len].x=x;a[len].y=y;
    a[len].next=last[x];last[x]=len;
}
struct trnode
{
    int lc,rc;
    int sum,mx;
}tr[21111000];int trlen;
int fa[111000],dep[111000],tot[111000],son[111000],n,m;
void pre_tree_node(int x)
{
    tot[x]=1;son[x]=0;
    for(int k=last[x];k;k=a[k].next)
    {
        int y=a[k].y;
        if(y!=fa[x])
        {
            fa[y]=x;
            dep[y]=dep[x]+1;
            pre_tree_node(y);
            if(tot[son[x]]<tot[y])son[x]=y;
            tot[x]+=tot[y];
        }
    }
}
int ys[111000],z,top[111000];
void pre_tree_edge(int x,int tp)
{
    ys[x]=++z;top[x]=tp;
    if(son[x]!=0)pre_tree_edge(son[x],tp);
    for(int k=last[x];k;k=a[k].next)
        if(a[k].y!=son[x] && a[k].y!=fa[x])pre_tree_edge(a[k].y,a[k].y);
}
int rt[111000];
int col[111000],tmp[111000];
void upd(int x)
{
    int lc=tr[x].lc,rc=tr[x].rc;
    tr[x].mx=max(tr[lc].mx,tr[rc].mx);
    tr[x].sum=tr[lc].sum+tr[rc].sum;
}
void change(int &now,int l,int r,int p,int tmp)
{
    if(now==0)now=++trlen;
    if(l==r){tr[now].sum=tr[now].mx=tmp;return ;}
    int mid=(l+r)/2;
    if(p<=mid)change(tr[now].lc,l,mid,p,tmp);
    else change(tr[now].rc,mid+1,r,p,tmp);
    upd(now);
}
int solsum(int now,int l,int r,int ql,int qr)
{
    if(now==0)return 0;
    if(ql<=l && r<=qr)return tr[now].sum;
    int lc=tr[now].lc,rc=tr[now].rc;
    int mid=(l+r)/2;
    if(qr<=mid)return solsum(lc,l,mid,ql,qr);
    else if(mid+1<=ql)return solsum(rc,mid+1,r,ql,qr);
    else return solsum(lc,l,mid,ql,mid)+solsum(rc,mid+1,r,mid+1,qr);
}
int solmax(int now,int l,int r,int ql,int qr)
{
    if(now==0)return 0;
    if(ql<=l && r<=qr)return tr[now].mx;
    int lc=tr[now].lc,rc=tr[now].rc;
    int mid=(l+r)/2;
    if(qr<=mid)return solmax(lc,l,mid,ql,qr);
    else if(mid+1<=ql)return solmax(rc,mid+1,r,ql,qr);
    else return max(solmax(lc,l,mid,ql,mid),solmax(rc,mid+1,r,mid+1,qr));
}
char op[10];
int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=n;i++)scanf("%d%d",&tmp[i],&col[i]);
    len=0;memset(last,0,sizeof(last));
    for(int i=1;i<n;i++)
    {
        int x,y;
        scanf("%d%d",&x,&y);
        ins(x,y);ins(y,x);
    }
    trlen=0;
    fa[1]=0;dep[1]=1;pre_tree_node(1);
    z=0;pre_tree_edge(1,1);
    for(int i=1;i<=n;i++)change(rt[col[i]],1,n,ys[i],tmp[i]);
    while(m--)
    {
        int x,y;
        scanf("%s%d%d",op+1,&x,&y);
        if(op[1]=='C' && op[2]=='C')
        {
            change(rt[col[x]],1,n,ys[x],0);
            change(rt[y],1,n,ys[x],tmp[x]);
            col[x]=y;
        }
        else if(op[1]=='C' && op[2]=='W')
        {
            change(rt[col[x]],1,n,ys[x],y);
            tmp[x]=y;
        }
        else if(op[1]=='Q' && op[2]=='S')
        {
            int ans=0,tx=top[x],ty=top[y],p=col[x];
            while(tx!=ty)
            {
                if(dep[tx]>dep[ty]){swap(tx,ty);swap(x,y);}
                ans+=solsum(rt[p],1,n,ys[ty],ys[y]);
                y=fa[ty];ty=top[y];
            }
            if(x==y)printf("%d\n",ans+solsum(rt[p],1,n,ys[x],ys[x]));
            else
            {
                if(dep[x]>dep[y])swap(x,y);
                printf("%d\n",ans+solsum(rt[p],1,n,ys[x],ys[y]));
            }
        }
        else
        {
            int ans=0,tx=top[x],ty=top[y],p=col[x];
            while(tx!=ty)
            {
                if(dep[tx]>dep[ty]){swap(tx,ty);swap(x,y);}
                ans=max(ans,solmax(rt[p],1,n,ys[ty],ys[y]));
                y=fa[ty];ty=top[y];
            }
            if(x==y)printf("%d\n",max(ans,solmax(rt[p],1,n,ys[x],ys[x])));
            else
            {
                if(dep[x]>dep[y])swap(x,y);
                printf("%d\n",max(ans,solmax(rt[p],1,n,ys[x],ys[y])));
            }
        }
    }
    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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