[NOI2015]软件包管理器 洛谷2146 BZOJ4196

题目描述

Linux用户和OSX用户一定对软件包管理器不会陌生。通过软件包管理器,你可以通过一行命令安装某一个软件包,然后软件包管理器会帮助你从软件源下载软件包,同时自动解决所有的依赖(即下载安装这个软件包的安装所依赖的其它软件包),完成所有的配置。Debian/Ubuntu使用的apt-get,Fedora/CentOS使用的yum,以及OSX下可用的homebrew都是优秀的软件包管理器。

你决定设计你自己的软件包管理器。不可避免地,你要解决软件包之间的依赖问题。如果软件包A依赖软件包B,那么安装软件包A以前,必须先安装软件包B。同时,如果想要卸载软件包B,则必须卸载软件包A。现在你已经获得了所有的软件包之间的依赖关系。而且,由于你之前的工作,除0号软件包以外,在你的管理器当中的软件包都会依赖一个且仅一个软件包,而0号软件包不依赖任何一个软件包。依赖关系不存在环(若有m(m≥2)个软件包A1,A2,A3,⋯,Am,其中A1依赖A2,A2依赖A3,A3依赖A4,……,A[m-1]依赖Am,而Am依赖A1,则称这m个软件包的依赖关系构成环),当然也不会有一个软件包依赖自己。

现在你要为你的软件包管理器写一个依赖解决程序。根据反馈,用户希望在安装和卸载某个软件包时,快速地知道这个操作实际上会改变多少个软件包的安装状态(即安装操作会安装多少个未安装的软件包,或卸载操作会卸载多少个已安装的软件包),你的任务就是实现这个部分。注意,安装一个已安装的软件包,或卸载一个未安装的软件包,都不会改变任何软件包的安装状态,即在此情况下,改变安装状态的软件包数为0。

输入输出格式

输入格式:
从文件manager.in中读入数据。

输入文件的第1行包含1个整数n,表示软件包的总数。软件包从0开始编号。

随后一行包含n−1个整数,相邻整数之间用单个空格隔开,分别表示1,2,3,⋯,n−2,n−1号软件包依赖的软件包的编号。

接下来一行包含1个整数q,表示询问的总数。之后q行,每行1个询问。询问分为两种:

install x:表示安装软件包x

uninstall x:表示卸载软件包x

你需要维护每个软件包的安装状态,一开始所有的软件包都处于未安装状态。

对于每个操作,你需要输出这步操作会改变多少个软件包的安装状态,随后应用这个操作(即改变你维护的安装状态)。

输出格式:
输出到文件manager.out中。

输出文件包括q行。

输出文件的第i行输出1个整数,为第i步操作中改变安装状态的软件包数。

代码

树剖板子,一开始maxn开1e5+5结果:
这里写图片描述
而且答案还是对的,真神奇。

#include<cstdio>
#include<string>
#include<cstring>
#define ls (o<<1)
#define rs (o<<1|1)
#define mid (L+R>>1)
using namespace std;
const int maxn=2e5+5;
char ch[30];
int N,Q,tot,cnt;
int son[maxn],nxt[maxn],lnk[maxn];
int fa[maxn],sz[maxn],top[maxn],s[maxn],dep[maxn],id[maxn];
struct Seg {
    int tag[maxn<<2],sum[maxn<<2];
    inline void init() {memset(tag,-1,sizeof tag);}
    inline void pushup(int o) {sum[o]=sum[ls]+sum[rs];}
    inline void pushdown(int o,int L,int R) {
        tag[ls]=tag[o],sum[ls]=tag[o]*(mid-L+1);
        tag[rs]=tag[o],sum[rs]=tag[o]*(R-mid);
        tag[o]=-1;
    }
    void Modify(int o,int L,int R,int ql,int qr,int dat) {
        if (ql<=L&&R<=qr) {tag[o]=dat,sum[o]=(R-L+1)*tag[o];return;}
        if (ql>R||L>qr) return;
        if (~tag[o]) pushdown(o,L,R);
        Modify(ls,L,mid,ql,qr,dat),Modify(rs,mid+1,R,ql,qr,dat);
        pushup(o);
    }
} T;
inline int read() {
    int ret=0,f=1;char ch=getchar();
    for (; !isdigit(ch); ch=getchar()) if (ch=='-') f=-f;
    for (; isdigit(ch); ch=getchar()) ret=ret*10+ch-48;
    return ret*f;
}
inline void add_edge(int x,int y) {son[++tot]=y,nxt[tot]=lnk[x],lnk[x]=tot;}
void dfs1(int x,int pre) {
    fa[x]=pre,dep[x]=dep[pre]+1,sz[x]=1;
    for (int k=lnk[x]; k; k=nxt[k]) if (son[k]^pre) {
        dfs1(son[k],x);
        sz[x]+=sz[son[k]];
        if (sz[s[x]]<sz[son[k]]) s[x]=son[k];
    }
}
void dfs2(int x,int tp) {
    top[x]=tp,id[x]=++cnt;
    if (s[x]) dfs2(s[x],tp);
    for (int k=lnk[x]; k; k=nxt[k]) if (son[k]^fa[x]&&son[k]^s[x])
        dfs2(son[k],son[k]);
}
inline void Install(int x) {
    int t1=T.sum[1];
    while (top[x]^1) T.Modify(1,1,N,id[top[x]],id[x],1),x=fa[top[x]];
    T.Modify(1,1,N,1,id[x],1);
    printf("%d\n",T.sum[1]-t1);
}
inline void Uninstall(int x) {
    int t1=T.sum[1];
    T.Modify(1,1,N,id[x],id[x]+sz[x]-1,0);
    printf("%d\n",t1-T.sum[1]);
}
int main() {
    N=read();
    for (int i=2; i<=N; i++) add_edge(read()+1,i);
    dfs1(1,0),dfs2(1,1),T.init();
    Q=read();
    while (Q--) {
        scanf("%s",ch);
        if (ch[0]=='i') Install(read()+1);
        else Uninstall(read()+1);
    }
    return 0;
}
<think>我们正在解析NOI2015软件包管理器题目,使用树链剖分线段树实现。题目描述:有n个软件包(编号0~n-1),它们之间有依赖关系形成棵树(除0号外,每个包依赖个父包)。初始所有软件包未安装。两种操作:installx:安装x以及x的依赖(从x到0号路径上所有未安装的包)uninstallx:卸载x以及x的依赖(x的子树中所有已安装的包)对于每个操作,输出操作会改变多少个软件包的安装状态(即从未安装变为安装,或从已安装变为未安装),然后应用操作。我们使用树链剖分将树转化为序列,然后用线段树维护区间(安装状态为1,未安装为0)。这样:install操作:相当于从x到根节点的路径上未安装的节点全部安装。我们需要计算路径上未安装的节点数(即0的个数),然后全部置为1。uninstall操作:相当于将x的子树中已安装的节点全部卸载。我们需要计算子树中已安装的节点数(即1的个数),然后全部置为0。注意:树链剖分后,节点在序列中的位置用dfn序(DFS序)表示。子树对应区间[dfn[x],dfn[x]+size[x]-1];路径则通过树链剖分拆分成若干条重链上的区间。我们使用线段树维护区间,同时支持区间覆盖(置0或置1)区间求。此外,我们还需要支持区间覆盖时,同时记录覆盖的值(0或1)以及懒标记。具体步骤:1.预处理:树链剖分(两次DFS)第次DFS:求父节点、深度、子树大小、重儿子第二次DFS:求DFS序、重链顶点2.建线段树:根据dfn序,每个节点对应线段树的个位置,初始值为0(未安装)。3.对于每个操作:installx:从x向上跳重链直到根节点,每次处理条重链的区间。我们需要计算从x到根节点的路径上0的个数(即区间长度减去区间),然后整个路径置1。改变的状态数=路径上0的个数。注意:跳重链时,将路径拆分成多个区间,从下往上(x到根)的区间是连续的,但要注意区间方向(dfn序从根往下递增,所以我们从x往上跳时,区间是从dfn[top[x]]到dfn[x]这样段,然后x跳到fa[top[x]],继续处理)。uninstallx:直接处理子树:区间为[dfn[x],dfn[x]+sz[x]-1]改变的状态数=子树中1的个数(即区间),然后置0。4.线段树需要实现:-区间覆盖(set)操作:将区间[l,r]覆盖为0或1,同时维护区间。-区间求(sum)操作。5.注意:在install操作中,我们进行路径查询更新时,需要先查询路径上0的个数(即未安装的个数),然后执行覆盖为1。同样,uninstall操作先查询1的个数,然后覆盖为0。由于覆盖操作会改变区间的值,我们需要懒标记(lazy)来记录覆盖值(0或1)或者标记为无操作(例如-1)。代码结构:-定义树结构(邻接表)-树链剖分预处理-线段树类-主函数:读入数据、建树、剖分、处理操作下面我们给出C++代码解析,并添加详细注释。</think>### NOI2015 软件包管理器 C++ 代码解析(树链剖分+线段树) #### 问题分析 软件包管理器需要维护树形依赖结构(0号包为根节点),支持两种操作: 1. **install x**:安装x及所有依赖(x→根的路径) 2. **uninstall x**:卸载x及所有依赖(x的子树) 需要动态统计每次操作**改变的安装状态数量**(未安装→安装 或 已安装→未安装) #### 核心算法设计 ```mermaid graph TD A[树链剖分] --> B[重链划分] B --> C[DFS序映射] C --> D[线段树维护] D --> E[路径操作 install] D --> F[子树操作 uninstall] ``` #### 代码实现解析 ##### 1. 树链剖分预处理 ```cpp // 第次DFS:求子树大小/重儿子 void dfs1(int u) { siz[u] = 1; for(int v : G[u]) { dep[v] = dep[u] + 1; // 深度 dfs1(v); siz[u] += siz[v]; // 子树大小 if(siz[v] > siz[son[u]]) son[u] = v; // 重儿子 } } // 第二次DFS:生成DFS序重链 void dfs2(int u, int topf) { dfn[u] = ++cnt; // DFS序 top[u] = topf; // 重链顶端 if(son[u]) dfs2(son[u], topf); // 优先处理重儿子 for(int v : G[u]) { if(v == son[u]) continue; dfs2(v, v); // 新重链 } } ``` ##### 2. 线段树设计 ```mermaid classDiagram class SegmentTree { -sum[N<<2] : int // 区间(已安装数量) -tag[N<<2] : int // 懒标记(-1未覆盖,0置0,1置1) +push_up(int rt) // 更新区间 +push_down(int rt, int len) // 下传标记 +update(int L, int R, int l, int r, int rt, int val) // 区间覆盖 +query(int L, int R, int l, int r, int rt) : int // 区间查询 } ``` ##### 3. 关键操作实现 **install操作(路径覆盖)** ```cpp int install(int x) { int res = 0, org = x; while(top[x] != 0) { // 从x向根跳重链 // 查询路径上未安装数量 = 路径长度 - 已安装数量 res += (dfn[x] - dfn[top[x]] + 1) - tree.query(dfn[top[x]], dfn[x], 1, n, 1); tree.update(dfn[top[x]], dfn[x], 1, n, 1, 1); // 覆盖为安装状态 x = fa[top[x]]; // 跳到上条重链 } // 处理最后段(根节点所在重链) res += (dfn[x] - dfn[0] + 1) - tree.query(dfn[0], dfn[x], 1, n, 1); tree.update(dfn[0], dfn[x], 1, n, 1, 1); return res; } ``` **uninstall操作(子树覆盖)** ```cpp int uninstall(int x) { // 查询子树中已安装数量 int res = tree.query(dfn[x], dfn[x]+siz[x]-1, 1, n, 1); tree.update(dfn[x], dfn[x]+siz[x]-1, 1, n, 1, 0); // 覆盖为未安装 return res; } ``` #### 时间复杂度分析 | 操作 | 时间复杂度 | 原理 | |-------------|------------|--------------------| | 树链剖分预处理 | $O(n)$ | 两次DFS | | install操作 | $O(\log^2 n)$ | 重链拆分+线段树操作 | | uninstall操作 | $O(\log n)$ | 子树区间操作 | #### 完整代码结构 ```cpp #include <vector> #include <cstring> using namespace std; const int N = 1e5+5; vector<int> G[N]; // 依赖树 int fa[N], dep[N], siz[N], son[N]; int dfn[N], top[N], cnt; SegmentTree tree; // 线段树 int main() { // 读入依赖关系 // 树链剖分预处理 // 处理q个操作: while(q--) { if(op == "install") cout << install(x) << endl; else cout << uninstall(x) << endl; } } ``` #### 树链剖分核心思想 将树拆分为**重链**,利用DFS序使: 1. 每条重链在DFS序上连续 2. 任意节点到根的路径被拆分为$O(\log n)$条重链 3. 子树对应DFS序上的连续区间 通过线段树高效处理**路径子树**操作,将树操作转化为区间操作[^1][^2]。
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