bzoj3531 [Sdoi2014]旅行 树链剖分 线段树

本文介绍了一种结合树剖分与线段树动态开点的技术方案,用于解决复杂的数据查询与更新问题。该方法首先通过树剖分优化树结构,接着为每个值动态创建线段树节点,支持高效的区间查询与更新操作。

先树剖,然后对于每个值开一个动态开点的线段树。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define N 110000
#define M 11000000
#define ls l,mid,ch[now][0]
#define rs mid+1,r,ch[now][1]
int n,q,tot,cnt;
int w[N],c[N],head[N],nex[N<<1],to[N<<1];
int fa[N],deep[N],son[N],size[N],pos[N],bel[N],top[N];
int root[N],ch[M][2],mx[M],sum[M];
char s[11];
struct node
{
    int sum,mx;
    node(){}
    node(int sum,int mx):sum(sum),mx(mx){}
    friend node operator + (const node &r1,const node &r2)
    {return node(r1.sum+r2.sum,max(r1.mx,r2.mx));}
};
void add(int x,int y)
{
    tot++;
    nex[tot]=head[x];head[x]=tot;
    to[tot]=y;
}
void dfs(int x,int y)
{
    fa[x]=y;size[x]=1;
    deep[x]=deep[y]+1;
    for(int i=head[x];i;i=nex[i])
        if(to[i]!=y)
        {
            dfs(to[i],x);size[x]+=size[to[i]];
            son[x]=size[to[i]]>size[son[x]] ? to[i]:son[x];
        }
}
void dfs1(int x,int y,int tp)
{   
    pos[x]=++cnt;bel[cnt]=x;
    top[x]=tp;
    if(son[x])dfs1(son[x],x,tp);
    for(int i=head[x];i;i=nex[i])
        if(to[i]!=y&&to[i]!=son[x])
            dfs1(to[i],x,to[i]);
}
void insert(int l,int r,int &now,int pos,int v,int tp)
{
    if(!now)now=++cnt;
    sum[now]+=v*tp;
    if(l==r){mx[now]+=v*tp;return;}
    int mid=(l+r)>>1;
    if(mid>=pos)insert(ls,pos,v,tp);
    else insert(rs,pos,v,tp);
    mx[now]=max(mx[ch[now][0]],mx[ch[now][1]]);
}
node query(int l,int r,int now,int lq,int rq)
{
    if(lq<=l&&r<=rq)
        return node(sum[now],mx[now]);
    int mid=(l+r)>>1;
    node ret(0,0);
    if(mid>=lq)ret=ret+query(ls,lq,rq);
    if(mid<rq) ret=ret+query(rs,lq,rq);
    return ret;
}
node query(int x,int y,int c)
{
    node ret(0,0);
    while(top[x]!=top[y])
    {
        if(deep[top[x]]<deep[top[y]])swap(x,y);
        ret=ret+query(1,n,root[c],pos[top[x]],pos[x]);
        x=fa[top[x]];
    }
    if(deep[x]<deep[y])swap(x,y);
    ret=ret+query(1,n,root[c],pos[y],pos[x]);
    return ret;
}
int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&q);
    for(int i=1;i<=n;i++)
        scanf("%d%d",&w[i],&c[i]);
    for(int i=1,x,y;i<n;i++)
    {
        scanf("%d%d",&x,&y);
        add(x,y);add(y,x);
    }
    dfs(1,0);
    dfs1(1,0,1);cnt=0;
    for(int i=1;i<=n;i++)
        insert(1,n,root[c[i]],pos[i],w[i],1);
    for(int x,y;q--;)
    {
        scanf("%s%d%d",s,&x,&y);
        if(s[0]=='C')
        {
            insert(1,n,root[c[x]],pos[x],w[x],-1);
            if(s[1]=='C')insert(1,n,root[y],pos[x],w[x],1),c[x]=y;
            else insert(1,n,root[c[x]],pos[x],y,1),w[x]=y;
        }
        else
        {
            node ans=query(x,y,c[x]);
            if(s[1]=='S')printf("%d\n",ans.sum);
            else printf("%d\n",ans.mx);
        }
    }
    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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