Ants

本文介绍了一种结合KD树和并查集的数据结构算法,用于解决平面上蚂蚁寻找最近蚁巢的问题。通过构建KD树来快速找到最近点,并利用并查集判断蚂蚁是否会相遇。

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

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题意:平面上有一些蚁巢,每只蚂蚁在任意蚁巢都会走距离自己最近的蚁巢,如果有多个那么就优先x最小,再到y最小。现在有多组询问,每组询问代表两只蚂蚁所在巢穴,问最终他们会不会相遇。



KD树+并查集
对于任意一个起点,到最后必定会在两个点之间徘徊,所以可以用并查集,KD树找出每个点最近的那个点就可以了。


#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <queue>
using namespace std;
#define LL long long
const int maxn = 200080;
const int K = 2;
int num, nownum;
LL ans;
struct kdNode {  
    LL x[K];//维度
    int div, id;
    bool lef;//是否为叶子
};
int Ans[maxn];

struct Node {
    kdNode a;
    LL dis;//表示和目标点的距离
    bool operator<(const Node & other) const {
        return (dis < other.dis) || (dis == other.dis && a.x[0] < other.a.x[0])
        || (dis == other.dis && a.x[0] == other.a.x[0] && a.x[1] < other.a.x[1]);
    }  
    Node() {}
    Node(kdNode &tmp, LL d) {
        a = tmp;
        dis = d;
    }
};
kdNode p[5*maxn], q;
priority_queue <Node> qq;
int cmpNo, fa[maxn], fx, fy, xx, yy;

bool cmp(kdNode a, kdNode b) {
    return a.x[cmpNo] < b.x[cmpNo];
}

LL max(LL a,LL b) {  
    return a>b?a:b;  
}

LL dis(kdNode a, kdNode b, int k) {
    LL res = 0;  
    for(int i = 0;i < k;i++)  
        res += (a.x[i] - b.x[i])*(a.x[i] - b.x[i]);  
    return res;  
}

void buildKD(int l, int r, kdNode *p, int d, int k) {
    if (l > r) return;
    int mid = (l+r)/2;
    cmpNo = d;
    nth_element(p+l, p+mid, p+r+1, cmp);
    p[mid].div = d;
    if (l == r) {
        p[mid].lef = 1;
        return;
    }
    buildKD(l, mid-1, p, (d+1)%k, k);
    buildKD(mid+1, r, p, (d+1)%k, k);
}

void findKD(int l, int r, kdNode &tar, kdNode *p, int k) {  
    if (l > r) return;
    int mid = (l+r)/2;
    LL d = dis(p[mid], tar, k);
    if(p[mid].lef) {//如果是叶子
        if(nownum < num) {
            nownum++;
            ans = max(ans, d);
            qq.push(Node(p[mid], d));
        } else if ((ans > d)||(ans == d && p[mid].x[0] < qq.top().a.x[0])||(ans == d && p[mid].x[0] == qq.top().a.x[0] && p[mid].x[1] < qq.top().a.x[1])) {
            qq.pop();
            qq.push(Node(p[mid], d));
            ans = qq.top().dis;
        }
        return;
    }
    LL t = tar.x[p[mid].div] - p[mid].x[p[mid].div];
    if(t > 0) {//右子树
        findKD(mid+1, r, tar, p, k);
        if (nownum < num) {
            qq.push(Node(p[mid], d));
            nownum++;
            ans = qq.top().dis;
            findKD(l, mid-1, tar, p, k);  
        } else {
            if ((ans > d)||(ans == d && p[mid].x[0] < qq.top().a.x[0])||(ans == d && p[mid].x[0] == qq.top().a.x[0] && p[mid].x[1] < qq.top().a.x[1])) {
                qq.pop();
                qq.push(Node(p[mid], d));
                ans = qq.top().dis;
            }
            if (ans >= t*t) findKD(l, mid-1, tar, p, k);
        }
    } else {//左子树
        findKD(l, mid-1, tar, p, k);  
        if (nownum < num) {
            qq.push(Node(p[mid],d));
            nownum++;
            ans = qq.top().dis;
            findKD(mid+1, r, tar, p, k);
        } else {
            if ((ans > d)||(ans == d && p[mid].x[0] < qq.top().a.x[0])||(ans == d && p[mid].x[0] == qq.top().a.x[0] && p[mid].x[1] < qq.top().a.x[1])) {
                qq.pop();
                qq.push(Node(p[mid],d));
                ans = qq.top().dis;
            }
            if (ans >= t*t) findKD(mid+1, r, tar, p, k);
        }
    }
}

int getfa(int x) {
    if (fa[x] == x) return x;
    fa[x] = getfa(fa[x]);
    return fa[x];
}

int main() {
    int n, m, k, T;
    k = 2;
    scanf("%d", &T);
    for (int cases = 1; cases <= T; cases++) {
        scanf("%d%d", &n, &m);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < k; j++) {
                scanf("%lld", &p[i].x[j]);
            }
            p[i].lef = 0;
            p[i].id = i;
        }
        buildKD(0, n-1, p, k-1, k);
        memset(Ans, 0, sizeof(Ans));
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            ans = -1;
            nownum = 0;
            while (!qq.empty()) qq.pop();
            num = 2;
            q = p[i];
            findKD(0, n-1, q, p, k);
            Ans[p[i].id] = qq.top().a.id;
        }
        for (int i = 0; i < n; i++) fa[i] = i;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            fx = getfa(fa[i]);
            fy = getfa(fa[Ans[i]]);
            if (fx != fy) fa[fx] = fy;
        }
        printf("Case #%d:\n", cases);
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            scanf("%d%d", &xx, &yy);
            xx--; yy--;
            fx = getfa(fa[xx]);
            fy = getfa(fa[yy]);
            if (fx == fy) printf("YES\n");
            else printf("NO\n");
        }
    }
    return 0;
}
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