倍增lca学习笔记(codevs2370小机房的树题解)

本文详细介绍了LCA(最近公共祖先)算法的倍增求解方法,包括递推公式、节点跳跃策略及其实现代码。通过预处理anc数组,实现快速查找任意两点间的最近公共祖先。

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lca即为最近公共祖先,求两个点的lca有两种方法,一是暴力求解,二是倍增求解。
这里主要讲倍增求解lca,时间复杂度nlogn。
主要思想:
首先用一个数组anc[u][i]表示从u节点跳2^i步到得位置,deep[]表示深度
关于anc数组有一个递推公式:anc[u][i] = anc[anc[u][i-1]][i-1]; 这个公式就是先从u点跳2^i-1步再从anc[u][i-1]这个位置跳2^i-1步到达跳2^i的位置。假如树边上有权值的话,我们算dis[u->v]的权值可以用到lca,即dis[u->v]=dis[u]+dis[v]-2*dis[lca(u,v)]。预处理anc时是anc[u][0] = fa(父节点)。OK,找lca时首先让两个节点到达同一深度,先使u处在较深的地方,算出u,v的高度差d,把d转换成二进制,假如是0101,那么就需要u往上跳2^0+2^2步,所以这里用到位运算:if(dd&(1< < i))
就是如果d的i位是1,就跳2^i步,记得i是从0开始的,等跳到和v同一深度以后,在和V一起往上跳,这时候我们刚开始要跳的远一点,如果超出了就不跳,如果没超出并且也不是到达公共祖先就跳,这样跳到最后,u和v一定是最近公共祖先的左右两个子节点,这时候他们的lca就是他们的父节点。
小机房的树为例,代码如下

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int MAXN = 50000+5;
int head[MAXN],tot,dis[MAXN],anc[MAXN][21],deep[MAXN];
bool vis[MAXN];
struct Edge
{
    int from,to,cos,nxt;
}e[MAXN <<2];
void build(int f,int t,int d)
{
    e[++tot] = (Edge){f,t,d};
    e[tot].nxt = head[f];
    head[f] = tot;
}
void dfs(int u)
{
    vis[u] = 1;//由于是建的是双向边,这里一定要做标记 
    for(int i = 1; i <= 20; i ++)
    {
        anc[u][i] = anc[anc[u][i-1]][i-1];//递推式 
    }
    for(int i = head[u]; i ; i = e[i].nxt)//遍历边 
    {
        int t = e[i].to ;
        if(vis[t]) //如果处理过这条边就不再处理 
        continue;
        anc[t][0] = u;//下一个点的父亲节点是该点 
        deep[t] = deep[u]+1; 
        dis[t] = dis[u]+e[i].cos;//更新权值 
        dfs(t);
    }
}
int lca(int u,int v)
{
    if(deep[u] < deep[v])//将u变成较深的那个点 
    swap(u,v);
    int dd = deep[u] - deep[v];
    for(int i = 0;i <= 20; i ++)
    if(dd&(1<<i))
    u = anc[u][i];//跳到与v同一深度 
    for(int i = 20 ; i >= 0 ; i --)
    {
        if(anc[u][i] != anc[v][i])//一同往上跳 
        {
            u = anc[u][i];
            v = anc[v][i];
        }
    }
    if(u == v)
    return u;
    else
    return anc[u][0];//返回它们的父节点即lca 
}
int main()
{
    int n,m;
    scanf("%d",&n);
    int u,v,c;
    for(int i = 1; i <= n-1; i ++)
    {
        scanf("%d%d%d",&u,&v,&c);
        build(u,v,c);
        build(v,u,c);
        anc[u][0] = v;//预处理跳2^0步即跳到父节点 
        anc[v][0] = u;
    }
    dis[0]=0;
    dfs(0);
    scanf("%d",&m);
    for(int i = 1; i <= m; i ++)
    {
        int u,v;
        scanf("%d%d",&u,&v);
        printf("%d\n",dis[u]+dis[v] - 2*dis[lca(u,v)]);
    }
    return 0;
}
标题Python网络课程在线学习平台研究AI更换标题第1章引言介绍Python网络课程在线学习平台的研究背景、意义、国内外现状和研究方法。1.1研究背景与意义阐述Python在线学习平台的重要性和研究意义。1.2国内外研究现状概述国内外Python在线学习平台的发展现状。1.3研究方法与论文结构介绍本文的研究方法和整体论文结构。第2章相关理论总结在线学习平台及Python教育的相关理论。2.1在线学习平台概述介绍在线学习平台的基本概念、特点和发展趋势。2.2Python教育理论阐述Python语言教学的理论和方法。2.3技术支持理论讨论构建在线学习平台所需的技术支持理论。第3章Python网络课程在线学习平台设计详细介绍Python网络课程在线学习平台的设计方案。3.1平台功能设计阐述平台的核心功能,如课程管理、用户管理、学习跟踪等。3.2平台架构设计给出平台的整体架构,包括前后端设计、数据库设计等。3.3平台界面设计介绍平台的用户界面设计,强调用户体验和易用性。第4章平台实现与测试详细阐述Python网络课程在线学习平台的实现过程和测试方法。4.1平台实现介绍平台的开发环境、技术栈和实现细节。4.2平台测试对平台进行功能测试、性能测试和安全测试,确保平台稳定可靠。第5章平台应用与效果分析分析Python网络课程在线学习平台在实际应用中的效果。5.1平台应用案例介绍平台在实际教学或培训中的应用案例。5.2效果评估与分析通过数据分析和用户反馈,评估平台的应用效果。第6章结论与展望总结Python网络课程在线学习平台的研究成果,并展望未来发展方向。6.1研究结论概括本文关于Python在线学习平台的研究结论。6.2研究展望提出未来Python在线学习平台的研究方向和发展建议。
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