POJ - 3728 The merchant

本文介绍了一种使用动态规划解决在树形结构中寻找两点间最优买卖路径的问题。通过预处理得到四个DP数组,分别记录向上或向下过程中的最高价、最低价及最大利润,进而快速计算出任意两点间的最大利润。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

若买卖不在相邻城市,朴素的想法是遍历找出路径,然后找出路径上的最高最低价格得到价格差。然而每次光找路径就要耗费O(n)的时间,而题目中肯定有多个Query。

用动态规划的思路解决问题,对指定两点uv,假设v往上走2^k步的父节点为t,走2^(k+1)步的父节点为u,如下图所示

lca3.png

边上的数字表示深度之差。

定义四个dp数组:

int dp_max[MAX_LOG_V][MAX_V], dp_min[MAX_LOG_V][MAX_V]; // 往上走2^k步之间的最高与最低价格
int dp_up[MAX_LOG_V][MAX_V], dp_down[MAX_LOG_V][MAX_V]; // [从v往上走2^k步之间]或[往下走2^k步到v之间]相应的最大利润
前两个很好计算,对于uv的dp_up,买卖事件有3种情况:

买和卖都发生在ut之间

买和卖都发生在tv之间

买和卖分别发生在ut和tv之间

所以递推公式如下

dp_up[k + 1][v] = max(max(dp_up[k][v], dp_up[k][t]), dp_max[k][t] - dp_min[k][v]);
同理有dp_down。

预处理算出这4个dp数组后,对任意uv,取t=lca,用类似的思想分成3种情况(对于前两种情况有down和up的子分支),取最大值即可。

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;

const int MaxN = 50000;
const int MaxLog = 16;

int n, m;
vector<int> g[MaxN + 1];
int w[MaxN + 1], f[MaxLog][MaxN + 1], depth[MaxN + 1];
int dp_max[MaxLog][MaxN + 1], dp_min[MaxLog][MaxN + 1];
int dp_up[MaxLog][MaxN + 1], dp_down[MaxLog][MaxN + 1];

void dfs(int u, int fa, int deep)
{
    f[0][u] = fa;
    depth[u] = deep;
    dp_max[0][u] = max(w[u], w[fa]);
    dp_min[0][u] = min(w[u], w[fa]);
    dp_up[0][u] = max(w[fa] - w[u], 0);
    dp_down[0][u] = max(w[u] - w[fa], 0);
    for (int i = 0; i < g[u].size(); i++)
    {
        int v = g[u][i];
        if (v != fa)
            dfs(v, u, deep + 1);
    }
}

void init()
{
    memset(dp_max, 0, sizeof(dp_max));
    memset(dp_min, 0x3f, sizeof(dp_min));

    dfs(1, 0, 1);
    for (int k = 0; k + 1 < MaxLog; k++)
        for (int v = 1; v <= n; v++)
        {
            if (!f[k][v])
                f[k + 1][v] = 0;
            else
            {
                f[k + 1][v] = f[k][f[k][v]];
                int t = f[k][v];
                dp_max[k + 1][v] = max(dp_max[k][v], dp_max[k][t]);
                dp_min[k + 1][v] = min(dp_min[k][v], dp_min[k][t]);
                dp_up[k + 1][v] = max(max(dp_up[k][v], dp_up[k][t]), dp_max[k][t] - dp_min[k][v]);
                dp_down[k + 1][v] = max(max(dp_down[k][v], dp_down[k][t]), dp_max[k][v] - dp_min[k][t]);
            }
        }
}

int lca(int a, int b)
{
    if (depth[a] < depth[b])
        swap(a, b);
    int d = depth[a] - depth[b];
    for (int i = 0; d; d >>= 1, i++)
        if (d & 1)
            a = f[i][a];
    if (a == b)
        return a;
    for (int i = MaxLog - 1; i >= 0; i--)
        if (f[i][a] != f[i][b])
            a = f[i][a], b = f[i][b];
    return f[0][a];
}

int up(int x, int k, int &min_price)
{
    min_price = 0x3f3f3f3f;
    int max_profit = 0;
    int prev_min_price = 0x3f3f3f3f;
    for (int i = MaxLog - 1; i >= 0; i--)
    {
        if (k >> i & 1)
        {
            min_price = min(min_price, dp_min[i][x]);
            max_profit = max(max_profit, dp_up[i][x]);
            max_profit = max(max_profit, dp_max[i][x] - prev_min_price);
            prev_min_price = min(prev_min_price, dp_min[i][x]);
            x = f[i][x];
        }
    }
    return max_profit;
}

int down(int x, int k, int &max_price)
{
    max_price = 0;
    int max_profit = 0;
    int pre_max_price = 0;
    for (int i = MaxLog - 1; i >= 0; i--)
    {
        if (k >> i & 1)
        {
            max_price = max(max_price, dp_max[i][x]);
            max_profit = max(max_profit, dp_down[i][x]);
            max_profit = max(max_profit, pre_max_price - dp_min[i][x]);
            pre_max_price = max(pre_max_price, dp_max[i][x]);
            x = f[i][x];
        }
    }
    return max_profit;
}

int main()
{
    scanf("%d", &n);

    for (int i = 1; i <= n; i++)
        scanf("%d", &w[i]);
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        g[i].clear();
    for (int i = 1; i < n; i++)
    {
        int u, v;
        scanf("%d %d", &u, &v);
        g[u].push_back(v);
        g[v].push_back(u);
    }
    init();
    int Q;
    scanf("%d", &Q);
    while (Q--)
    {
        int u, v;
        scanf("%d %d", &u, &v);
        int k = lca(u, v);
        int max_price, min_price;
        int up_profit = up(u, depth[u] - depth[k], min_price);
        int down_profit = down(v, depth[v] - depth[k], max_price);
        int ans = max(max(up_profit, down_profit), max_price - min_price);
        printf("%d\n", ans);
    }

    return 0;
}
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