题目描述
给定一棵n个节点的树,一个人在树上随机游走,即从一个点等概率走到相邻的一个点,m组询问,问从x走到y的期望。
n≤100000n≤100000
解题思路:
树上概率期望一般设两个值,一个从自己到父亲,一个从父亲到自己。
设fifi表示从ii走到的期望步数,k=degik=degi,则:
fi=1k+∑1k(1+fson[i]+fi)fi=1k+∑1k(1+fson[i]+fi)
即:fi=k+∑1kfson[i]fi=k+∑1kfson[i]
设gigi表示从fa[i]fa[i]走到ii的期望步数,则:
gi=1k+∑1k(1+fbrother[i]+gi)+1k(1+gfa[i]+gi)gi=1k+∑1k(1+fbrother[i]+gi)+1k(1+gfa[i]+gi)
即:gi=k+∑fbrother[i]+gfa[i]=ffa[i]−fi+gfa[i]gi=k+∑fbrother[i]+gfa[i]=ffa[i]−fi+gfa[i]
dfs求出ff和后,询问答案即为∑fx−>lca+∑gy−>lca∑fx−>lca+∑gy−>lca,倍增预处理和即可。
#include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
int getint()
{
int i=0,f=1;char c;
for(c=getchar();(c!='-')&&(c<'0'||c>'9');c=getchar());
if(c=='-')c=getchar(),f=-1;
for(;c>='0'&&c<='9';c=getchar())i=(i<<3)+(i<<1)+c-'0';
return i*f;
}
const int N=100005;
int n,m,dep[N],du[N],fa[N][20];
int tot,first[N],nxt[N<<1],to[N<<1];
ll f[N][20],g[N][20];
void add(int x,int y)
{
nxt[++tot]=first[x],first[x]=tot,to[tot]=y,du[y]++;
}
void dfs1(int u)
{
f[u][0]=du[u];
for(int i=1;i<20;i++)fa[u][i]=fa[fa[u][i-1]][i-1];
for(int e=first[u];e;e=nxt[e])
{
int v=to[e];
if(v==fa[u][0])continue;
fa[v][0]=u,dep[v]=dep[u]+1;
dfs1(v);f[u][0]+=f[v][0];
}
}
void dfs2(int u)
{
for(int i=1;i<20;i++)f[u][i]=f[u][i-1]+f[fa[u][i-1]][i-1];
for(int i=1;i<20;i++)g[u][i]=g[u][i-1]+g[fa[u][i-1]][i-1];
for(int e=first[u];e;e=nxt[e])
{
int v=to[e];
if(v==fa[u][0])continue;
g[v][0]=f[u][0]+g[u][0]-f[v][0];
dfs2(v);
}
}
void solve(int x,int y)
{
ll ans=0;
if(dep[x]>dep[y])
{
int det=dep[x]-dep[y];
for(int i=0;i<20;i++)
if(det>>i&1)ans+=f[x][i],x=fa[x][i];
}
else if(dep[y]>dep[x])
{
int det=dep[y]-dep[x];
for(int i=0;i<20;i++)
if(det>>i&1)ans+=g[y][i],y=fa[y][i];
}
for(int i=19;i>=0;i--)if(fa[x][i]!=fa[y][i])
{
ans+=f[x][i]+g[y][i];
x=fa[x][i],y=fa[y][i];
}
if(x!=y)ans+=f[x][0]+g[y][0];
printf("%lld\n",ans);
}
int main()
{
//freopen("lx.in","r",stdin);
int x,y;
n=getint();
for(int i=1;i<n;i++)
{
x=getint(),y=getint();
add(x,y),add(y,x);
}
dfs1(1),g[1][0]=0,dfs2(1);
m=getint();
while(m--)
{
x=getint(),y=getint();
solve(x,y);
}
return 0;
}