bzoj 4034 [HAOI2015]T2 树链剖分+线段树

本文深入探讨了树链剖分技术在解决树上问题中的应用,包括单点修改、子树修改及链查询。通过实例分析,详细解释了如何使用树链剖分来高效地处理树结构上的复杂操作,特别强调了开longlong的重要性以避免整数溢出。文章提供了一个具体的代码示例,清晰地展示了整个过程。

传送门:http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=4034

题解:树上单点修改+子树修改+链查询
单点修改和链的查询都属于裸的树链剖分,比较好想,那么剩下的就是子树修改的部分。
因为每个点的子树的范围在线段树上表示的是从这个点到它的子树的最后一个点,那么对于每个点在深搜的时候记录一下它的子树的最后一个点即可,修改的时候直接在线段树上做区间修改就搞定了,具体的过程还是看代码吧。
这道题一定要开long long!!!
本来算一下感觉int可以卡过去的,之后就被虐成渣了!

Code

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#define N 100010
#define ls rt<<1
#define rs rt<<1|1
#define lson l,mid,rt<<1
#define rson mid+1,r,rt<<1|1
using namespace std;
typedef long long ll;
struct ss
{
    int next,to;
};
ss Edge[N<<1];
int n,m,tot,s;
ll f[N<<2];
int a[N];
int w[N];
int fa[N];
int zz[N];
int dfn[N];
int son[N];
int top[N];
ll sum[N<<2];
int size[N];
int head[N];
int pp[N];

void addedge(int x,int y)
{
    Edge[++tot].next=head[x];
    Edge[tot].to=y;
    head[x]=tot;
}

void dfs1(int u,int root,int deep)
{
    dfn[u]=deep;
    fa[u]=root;
    size[u]=1;
    for(int i=head[u];i;i=Edge[i].next)
    {
        int to=Edge[i].to;
        if(to==root)continue;
        dfs1(to,u,deep+1);
        size[u]+=size[to];
        if(size[son[u]]<size[to])son[u]=to;
    }
}

void dfs2(int u,int tp)
{
    top[u]=tp;
    w[u]=++s;
    pp[s]=u;
    if(!son[u])
    {
        zz[u]=w[u];
        return ;
    }
    dfs2(son[u],tp);
    zz[u]=zz[son[u]];
    for(int i=head[u];i;i=Edge[i].next)
    {
        int to=Edge[i].to;
        if(to==fa[u]||to==son[u])continue;
        dfs2(to,to);
        zz[u]=max(zz[u],zz[to]);
    }
}

void PushUp(int rt)
{
    f[rt]=f[ls]+f[rs];
}

void PushDown(int l,int r,int rt)
{
    if(!sum[rt])return ;
    int mid=(l+r)>>1;
    sum[ls]+=sum[rt],sum[rs]+=sum[rt];
    f[ls]+=sum[rt]*(ll)(mid-l+1);
    f[rs]+=sum[rt]*(ll)(r-mid);
    sum[rt]=0;
}

void build(int l,int r,int rt)
{
    sum[rt]=0;
    if(l==r)
    {
        f[rt]=a[pp[l]];
        return ;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    build(lson);
    build(rson);
    PushUp(rt);
}

void updata(int l,int r,int rt,int L,int R,int c)
{
    if(l>=L&&r<=R)
    {
        f[rt]+=(ll)c*(ll)(r-l+1);
        sum[rt]+=(ll)c;
        return ;
    }
    PushDown(l,r,rt);
    int mid=(l+r)>>1;
    if(mid>=L)updata(lson,L,R,c);
    if(mid<R) updata(rson,L,R,c);
    PushUp(rt);
}

ll ask(int l,int r,int rt,int L,int R)
{
    if(l>=L&&r<=R)return f[rt];
    PushDown(l,r,rt);
    int mid=(l+r)>>1;
    ll ans=0;
    if(mid>=L)ans+=ask(lson,L,R);
    if(mid<R)ans+=ask(rson,L,R);
    return ans;
}

ll query(int x)
{
    ll cnt=0;
    while(x!=0)
    {
        cnt+=ask(1,n,1,w[top[x]],w[x]);
        x=fa[top[x]];
    }
    return cnt;
}

int main()
{
    cin>>n>>m;
    for(int i=1;i<=n;i++)scanf("%d",&a[i]);
    for(int i=1;i<n;i++)
    {
        int x,y;
        scanf("%d%d",&x,&y);
        addedge(x,y),addedge(y,x);
    }
    dfs1(1,0,1);
    dfs2(1,1);
    build(1,n,1);
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        int opt,x,y;
        scanf("%d",&opt);
        switch(opt)
        {
            case 1: scanf("%d%d",&x,&y);
                    updata(1,n,1,w[x],w[x],y);
                    break;
            case 2: scanf("%d%d",&x,&y);
                    updata(1,n,1,w[x],zz[x],y);
                    break;
            case 3: scanf("%d",&x);
                    printf("%lld\n",query(x));
                    break;
        }
    }
    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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