P2146 [NOI2015]软件包管理器

题目描述 https://www.luogu.org/problemnew/show/P2146

输入格式:

从文件manager.in中读入数据。

输入文件的第1行包含1个整数n,表示软件包的总数。软件包从0开始编号。

随后一行包含n−1个整数,相邻整数之间用单个空格隔开,分别表示1,2,3,⋯,n−2,n−1号软件包依赖的软件包的编号。

接下来一行包含1个整数q,表示询问的总数。之后q行,每行1个询问。询问分为两种:

install x:表示安装软件包x

uninstall x:表示卸载软件包x

你需要维护每个软件包的安装状态,一开始所有的软件包都处于未安装状态。

对于每个操作,你需要输出这步操作会改变多少个软件包的安装状态,随后应用这个操作(即改变你维护的安装状态)。

输出格式:

输出到文件manager.out中。

输出文件包括q行。

输出文件的第i行输出1个整数,为第i步操作中改变安装状态的软件包数。

输入输出样例

输入样例#1: 复制

7
0 0 0 1 1 5
5
install 5
install 6
uninstall 1
install 4
uninstall 0

输出样例#1: 复制

3
1
3
2
3

从思路上来看,这个题目不难。

1、 每次安装软件,就把根节点到x软件路径上的值全部变为1

    同理,每次卸载软件,就把x以及它的子树的值变为0

2  但是 普通的dfs会超时,只能得分40. 因此需要使用线段树。

   线段树参考   https://blog.youkuaiyun.com/cggwz/article/details/78398856

                        https://blog.youkuaiyun.com/cggwz/article/details/78398618

我的解法 40分。

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<string>
#include<queue>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include <string.h>
#include<map>
using namespace std;
#define imax 100000+10
int fa[imax];
vector< vector<int> >  ch(imax);
bool ok[imax];
int n;
int q,t;
vector<int> res;
int dfs(int k)
{
    int icount=0;
    for(int i=0; i<ch[k].size(); i++)
    {
        if(ok[ch[k][i]])
        {
            ok[ch[k][i]]=false;
			icount++;
            icount+=dfs(ch[k][i]);
        }
    }
    return icount;
}
int main()
{
    cin>>n;
    memset(ok,0,sizeof(ok));
    fa[0]=0;
    for(int i=1; i<n; i++)
    {
        scanf("%d",&t);
        fa[i]=t;
        ch[t].push_back(i);

    }

    char op[50];
    int  opnum;

    cin>>q;
    for(int i=0; i<q; i++)
    {
        scanf("%s",op);
        scanf("%d",&opnum);
        if(op[0]=='i')
        {
            int icount=0;
            while(!ok[opnum])
            {
                icount++;
                ok[opnum]=true;
                opnum=fa[opnum];
            }
            //cout<<icount<<endl;
            res.push_back(icount);
        }
        else
        {
            int icount=0;
            if(ok[opnum])
            {
                icount++;
                ok[opnum]=false;
                icount+=dfs(opnum);
            }

            //cout<<icount<<endl;
            res.push_back(icount);
        }
    }
    
    for(int w=0; w<res.size(); w++)
    {
        cout<<res[w]<<endl;
    }
    return 0;
}

线段树解法: https://www.luogu.org/problemnew/solution/P2146

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
const int maxn=200005;
int n,k=0,x,head[maxn],q,deep[maxn],father[maxn],size[maxn];
int tid[maxn],top[maxn],son[maxn],tidnum=0,pos[maxn];char s[15];
struct node
{
    int to,next;
} edge[maxn<<1];
struct Node
{
    int left,right,flag,sum;
} tree[maxn<<2];
void add(int u,int v)
{
    edge[++k].to=v;
    edge[k].next=head[u];
    head[u]=k;
}
int read()
{
    int x=0;char ch=getchar();
    while(ch<48||ch>57) ch=getchar();
    while(ch>=48&&ch<=57) x=x*10+ch-48,ch=getchar();
    return x;
}
void dfs1(int x,int fa,int depth)
{
    size[x]=1;father[x]=fa;deep[x]=depth;
    for(int i=head[x];i;i=edge[i].next)
    {
        if(edge[i].to==fa) continue;
        dfs1(edge[i].to,x,depth+1);
        size[x]+=size[edge[i].to];
        if(!son[x]||size[edge[i].to]>size[son[x]]) son[x]=edge[i].to;
    }
}
void dfs2(int x,int tp)
{
    tid[x]=++tidnum;pos[tid[x]]=x;top[x]=tp;
    if(!son[x]) return;dfs2(son[x],tp);
    for(int i=head[x];i;i=edge[i].next)
    {
        if(edge[i].to!=son[x]&&edge[i].to!=father[x])
            dfs2(edge[i].to,edge[i].to);
    }
}
void build(int id,int l,int r)
{
    tree[id].left=l;tree[id].right=r;
    tree[id].sum=0;tree[id].flag=-1;
    if(l==r) return;
    int mid=(l+r)>>1;
    build(id<<1,l,mid);build(id<<1|1,mid+1,r);
    return;
}
void downdata(int id)
{
    tree[id<<1].sum=(tree[id<<1].right-tree[id<<1].left+1)*tree[id].flag;
    tree[id<<1|1].sum=(tree[id<<1|1].right-tree[id<<1|1].left+1)*tree[id].flag;
    tree[id<<1].flag=tree[id<<1|1].flag=tree[id].flag;
    tree[id].flag=-1;
}
int get(int id,int l,int r)
{
    if(tree[id].right<l||tree[id].left>r) return 0;
    if(tree[id].right<=r&&tree[id].left>=l) return tree[id].sum;
    if(tree[id].flag!=-1) downdata(id);
    return get(id<<1,l,r)+get(id<<1|1,l,r);
}
void update(int id,int l,int r,int val)
{
    if(tree[id].right<l||tree[id].left>r) return;
    if(tree[id].right<=r&&tree[id].left>=l)
    {
        tree[id].sum=(tree[id].right-tree[id].left+1)*val;
        tree[id].flag=val;
        return;
    }
    if(tree[id].flag!=-1) downdata(id);
    update(id<<1,l,r,val);update(id<<1|1,l,r,val);
    tree[id].sum=tree[id<<1].sum+tree[id<<1|1].sum;
    return;
}
void change(int u,int v,int val)
{
    while(top[u]!=top[v])
    {
        if(deep[top[u]]<deep[top[v]]) std::swap(u,v);
        update(1,tid[top[u]],tid[u],val);
        u=father[top[u]];
    }
    if(deep[u]>deep[v]) std::swap(u,v);
    update(1,tid[u],tid[v],val);
    return;
}
int main()
{
    n=read();
    for(int i=2;i<=n;i++)
    {
        x=read();x++;
        add(x,i);
    }
    dfs1(1,1,1);dfs2(1,1);
    q=read();build(1,1,tidnum);
    for(int i=1;i<=q;i++)
    {
        scanf("%s",s);
        x=read();x++;
        int t1=tree[1].sum;
        if(s[0]=='i')
        {
            change(1,x,1);
            int t2=tree[1].sum;
            printf("%d\n",abs(t2-t1));

        }
        if(s[0]=='u')
        {
            update(1,tid[x],tid[x]+size[x]-1,0);
            int t2=tree[1].sum;
            printf("%d\n",abs(t1-t2));
        }
    }
    return 0;
}

 

<think>我们正在解析NOI2015软件包管理器题目,使用树链剖分和线段树实现。题目描述:有n个软件包(编号0~n-1),它们之间有依赖关系形成一棵树(除0号外,每个包依赖一个父包)。初始所有软件包安装两种操作:installx:安装x以及x的依赖(从x到0号路径上所有未安装的包)uninstallx:卸载x以及x的依赖(x的子树中所有已安装的包)对于每个操作,输出操作会改变多少个软件包安装状态(即从未安装变为安装,或从已安装变为未安装),然后应用操作。我们使用树链剖分将树转化为序列,然后用线段树维护区间和(安装状态为1,未安装为0)。这样:install操作:相当于从x到根节点的路径上未安装的节点全部安装。我们需要计算路径上未安装的节点数(即0的个数),然后全部置为1。uninstall操作:相当于将x的子树中已安装的节点全部卸载。我们需要计算子树中已安装的节点数(即1的个数),然后全部置为0。注意:树链剖分后,节点在序列中的位置用dfn序(DFS序)表示。子树对应区间[dfn[x],dfn[x]+size[x]-1];路径则通过树链剖分拆分成若干条重链上的区间。我们使用线段树维护区间和,同时支持区间覆盖(置0或置1)和区间求和。此外,我们还需要支持区间覆盖时,同时记录覆盖的值(0或1)以及懒标记。具体步骤:1.预处理:树链剖分(两次DFS)第一次DFS:求父节点、深度、子树大小、重儿子第二次DFS:求DFS序、重链顶点2.建线段树:根据dfn序,每个节点对应线段树一个位置,初始值为0(未安装)。3.对于每个操作:installx:从x向上跳重链直到根节点,每次处理一条重链的区间。我们需要计算从x到根节点的路径上0的个数(即区间长度减去区间和),然后整个路径置1。改变的状态数=路径上0的个数。注意:跳重链时,将路径拆分成多个区间,从下往上(x到根)的区间是连续的,但要注意区间方向(dfn序从根往下递增,所以我们从x往上跳时,区间是从dfn[top[x]]到dfn[x]这样一段,然后x跳到fa[top[x]],继续处理)。uninstallx:直接处理子树:区间为[dfn[x],dfn[x]+sz[x]-1]改变的状态数=子树中1的个数(即区间和),然后置0。4.线段树需要实现:-区间覆盖(set)操作:将区间[l,r]覆盖为0或1,同时维护区间和。-区间求和(sum)操作。5.注意:在install操作中,我们进路径查询和更新时,需要先查询路径上0的个数(即未安装的个数),然后执覆盖为1。同样,uninstall操作先查询1的个数,然后覆盖为0。由于覆盖操作会改变区间的值,我们需要懒标记(lazy)来记录覆盖值(0或1)或者标记为无操作(例如-1)。代码结构:-定义树结构(邻接表)-树链剖分预处理-线段树类-主函数:读入数据、建树、剖分、处理操作下面我们给出C++代码解析,并添加详细注释。</think>### NOI2015 软件包管理器 C++ 代码解析(树链剖分+线段树) #### 问题分析 软件包管理器需要维护树形依赖结构(0号包为根节点),支持两种操作: 1. **install x**:安装x及所有依赖(x→根的路径) 2. **uninstall x**:卸载x及所有依赖(x的子树) 需要动态统计每次操作**改变的安装状态数量**(未安装安装 或 已安装→未安装) #### 核心算法设计 ```mermaid graph TD A[树链剖分] --> B[重链划分] B --> C[DFS序映射] C --> D[线段树维护] D --> E[路径操作 install] D --> F[子树操作 uninstall] ``` #### 代码实现解析 ##### 1. 树链剖分预处理 ```cpp // 第一次DFS:求子树大小/重儿子 void dfs1(int u) { siz[u] = 1; for(int v : G[u]) { dep[v] = dep[u] + 1; // 深度 dfs1(v); siz[u] += siz[v]; // 子树大小 if(siz[v] > siz[son[u]]) son[u] = v; // 重儿子 } } // 第二次DFS:生成DFS序和重链 void dfs2(int u, int topf) { dfn[u] = ++cnt; // DFS序 top[u] = topf; // 重链顶端 if(son[u]) dfs2(son[u], topf); // 优先处理重儿子 for(int v : G[u]) { if(v == son[u]) continue; dfs2(v, v); // 新重链 } } ``` ##### 2. 线段树设计 ```mermaid classDiagram class SegmentTree { -sum[N<<2] : int // 区间和(已安装数量) -tag[N<<2] : int // 懒标记(-1未覆盖,0置0,1置1) +push_up(int rt) // 更新区间和 +push_down(int rt, int len) // 下传标记 +update(int L, int R, int l, int r, int rt, int val) // 区间覆盖 +query(int L, int R, int l, int r, int rt) : int // 区间查询 } ``` ##### 3. 关键操作实现 **install操作(路径覆盖)** ```cpp int install(int x) { int res = 0, org = x; while(top[x] != 0) { // 从x向根跳重链 // 查询路径上未安装数量 = 路径长度 - 已安装数量 res += (dfn[x] - dfn[top[x]] + 1) - tree.query(dfn[top[x]], dfn[x], 1, n, 1); tree.update(dfn[top[x]], dfn[x], 1, n, 1, 1); // 覆盖为安装状态 x = fa[top[x]]; // 跳到上条重链 } // 处理最后一段(根节点所在重链) res += (dfn[x] - dfn[0] + 1) - tree.query(dfn[0], dfn[x], 1, n, 1); tree.update(dfn[0], dfn[x], 1, n, 1, 1); return res; } ``` **uninstall操作(子树覆盖)** ```cpp int uninstall(int x) { // 查询子树中已安装数量 int res = tree.query(dfn[x], dfn[x]+siz[x]-1, 1, n, 1); tree.update(dfn[x], dfn[x]+siz[x]-1, 1, n, 1, 0); // 覆盖为未安装 return res; } ``` #### 时间复杂度分析 | 操作 | 时间复杂度 | 原理 | |-------------|------------|--------------------| | 树链剖分预处理 | $O(n)$ | 两次DFS | | install操作 | $O(\log^2 n)$ | 重链拆分+线段树操作 | | uninstall操作 | $O(\log n)$ | 子树区间操作 | #### 完整代码结构 ```cpp #include <vector> #include <cstring> using namespace std; const int N = 1e5+5; vector<int> G[N]; // 依赖树 int fa[N], dep[N], siz[N], son[N]; int dfn[N], top[N], cnt; SegmentTree tree; // 线段树 int main() { // 读入依赖关系 // 树链剖分预处理 // 处理q个操作: while(q--) { if(op == "install") cout << install(x) << endl; else cout << uninstall(x) << endl; } } ``` #### 树链剖分核心思想 将树拆分为**重链**,利用DFS序使: 1. 每条重链在DFS序上连续 2. 任意节点到根的路径被拆分为$O(\log n)$条重链 3. 子树对应DFS序上的连续区间 通过线段树高效处理**路径和子树**操作,将树操作转化为区间操作[^1][^2]。
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