【bzoj2243】染色 树链剖分+线段树

本文介绍了一道涉及树状动态规划与线段树应用的复杂编程题,包括问题背景、解决思路及代码实现。重点在于如何通过树状DP进行路径查询与更新,并结合线段树优化操作。

AC通道:http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=2243

【题解】

神坑题目,今天一天都在调这道题了。

首先asksum函数中忘记判断区间合并时出现相同颜色的情况,导致wa不断。

然后要到了数据,查出了这个错误。

然而忘记了deep[1]=1,导致在求lca的过程中访问到0号结点,然后又开始RE

然后我的一整天都在二分出错位置了。。。。。。。

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<ctime>
#include<cmath>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define FILE "read"
#define MAXN 100010
#define up(i,j,n) for(int i=j;i<=n;++i)
#define dn(i,j,n) for(int i=j;i>=n;--i)
#define cmax(a,b) a=max(a,b)
#define cmin(a,b) a=min(a,b)
namespace INIT{
	char buf[1<<15],*fs,*ft;
	inline char getc(){return (fs==ft&&(ft=(fs=buf)+fread(buf,1,1<<15,stdin),fs==ft))?0:*fs++;}
	inline int read(){
		int x=0,f=1;  char ch=getchar();
		while(!isdigit(ch))  {if(ch=='-')  f=-1;  ch=getchar();}
		while(isdigit(ch))  {x=x*10+ch-'0';  ch=getchar();}
		return x*f;
	}
}using namespace INIT;
struct node{int y,next;}e[MAXN*2];
int n,m,len,z,a[MAXN],Link[MAXN],size[MAXN],son[MAXN],deep[MAXN],f[MAXN],top[MAXN],rank[MAXN],w[MAXN],cl[MAXN*8],cr[MAXN*8],v[MAXN*8],tag[MAXN*8],anc[MAXN][25];
void insert(int x,int y){e[++len].next=Link[x];Link[x]=len;e[len].y=y;}
void updata(int p){cl[p]=cl[p<<1];cr[p]=cr[p<<1|1];v[p]=v[p<<1]+v[p<<1|1]-(cr[p<<1]==cl[p<<1|1]);}
void dfs(int x){
	size[x]=1;  son[x]=0;  anc[x][0]=f[x];
	up(i,1,20)  anc[x][i]=anc[anc[x][i-1]][i-1];
	for(int i=Link[x];i;i=e[i].next){
		if(e[i].y==f[x])  continue;
		deep[e[i].y]=deep[x]+1;  f[e[i].y]=x;
		dfs(e[i].y);  size[x]+=size[e[i].y];
		if(size[e[i].y]>size[son[x]])  son[x]=e[i].y;
	}
}
void dfs(int x,int temp){
	w[x]=++z; rank[z]=x; top[x]=temp;
	if(son[x])  dfs(son[x],temp);
	for(int i=Link[x];i;i=e[i].next)
		if(e[i].y!=f[x]&&e[i].y!=son[x])  dfs(e[i].y,e[i].y);
}
void build(int p,int l,int r){
	if(l>r)  return;
	if(l==r)  {cl[p]=cr[p]=a[rank[l]]; v[p]=1; return;}
	int mid=(l+r)>>1;
	build(p<<1,l,mid);  build(p<<1|1,mid+1,r);
	updata(p);
}
void pushdown(int p){
	if(tag[p]==-1)  return;
	int temp=tag[p]; tag[p]=-1;
	tag[p<<1]=temp;  tag[p<<1|1]=temp;
	v[p<<1]=v[p<<1|1]=1;
	cl[p<<1]=cr[p<<1]=cl[p<<1|1]=cr[p<<1|1]=temp;
}
void change(int p,int l,int r,int x,int y,int val){
	pushdown(p);
	if(x>r||y<l)  return;
	if(x<=l&&y>=r)  {tag[p]=cl[p]=cr[p]=val;v[p]=1;return;}
	int mid=(l+r)>>1;
	change(p<<1,l,mid,x,y,val);  change(p<<1|1,mid+1,r,x,y,val);
	updata(p);
}
void solvechange(int x,int y,int val){
	while(top[x]!=top[y]){
		change(1,1,z,w[top[x]],w[x],val);
		x=f[top[x]];
	}
	change(1,1,z,w[y],w[x],val);
}
int find(int p,int l,int r,int x){
	pushdown(p);
	if(x>r||x<l)  return 0;
	if(l==r)  return cl[p];
	int mid=(l+r)>>1;
	return find(p<<1,l,mid,x)+find(p<<1|1,mid+1,r,x);
}
int asksum(int p,int l,int r,int x,int y){
    pushdown(p);
    if(l==x&&r==y)return v[p];
    int mid=(l+r)>>1;
    if(mid>=y)return asksum(p<<1,l,mid,x,y);
    else if(mid<x)return asksum(p<<1|1,mid+1,r,x,y);
    else return asksum(p<<1,l,mid,x,mid)+asksum(p<<1|1,mid+1,r,mid+1,y)-(cr[p<<1]==cl[p<<1|1]);
}
int query(int x,int y){
	int ans=0;
	while(top[x]!=top[y]){
		ans+=asksum(1,1,z,w[top[x]],w[x]);
		if(find(1,1,z,w[top[x]])==find(1,1,z,w[f[top[x]]])) --ans;
		x=f[top[x]];
	}
	ans+=asksum(1,1,z,w[y],w[x]);
	return ans;
}
int lca(int x,int y){
	if(deep[x]<deep[y])  swap(x,y);
	dn(i,20,0)  if(deep[anc[x][i]]>=deep[y])  x=anc[x][i];
	if(x==y)  return x;
	dn(i,20,0)  if(anc[x][i]!=anc[y][i])  x=anc[x][i],y=anc[y][i];
	return f[x];
}
int main(){
	freopen(FILE".in","r",stdin);
	freopen(FILE".out","w",stdout);
	n=read();  m=read();  memset(tag,-1,sizeof(tag));
	up(i,1,n)  a[i]=read();  deep[1]=1;
	//坑点:一定要有deep[1]=1,否则会在求lca的时候出现RE,博主因此检查了一个下午
	up(i,1,n-1)  {int x=read(),y=read(); insert(x,y);insert(y,x);}
	dfs(1);  dfs(1,1);  build(1,1,z);
	//up(i,1,n)  change(1,1,z,w[i],w[i],a[i]);
	//build建树常数更小,比直接修改要快1400ms
	up(i,1,m){
		char ch[5];  scanf("%s",ch+1);
		if(ch[1]=='C') {
			int x=read(),y=read(),val=read(),t=lca(x,y);
			solvechange(x,t,val);  solvechange(y,t,val);
		}
		else {
			int x=read(),y=read(),t=lca(x,y);
			printf("%d\n",query(x,t)+query(y,t)-1);
		}
	}
	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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