南昌邀请赛网络赛 Distance on the tree (主席树+动态倍增LCA)

本文介绍了一种使用主席树和动态LCA算法解决树上路径查询问题的方法。具体而言,通过主席树记录每个节点的祖先节点前缀和,利用动态LCA算法快速找到两个节点间的最近公共祖先,进而计算路径上权值不大于给定值的边的数量。此方法适用于树形结构数据的查询优化。

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题目链接:https://nanti.jisuanke.com/t/38229

考研ing,题解比较随意

题目大意

给定一棵树,有边权,每次查询问u,v路径上权值不大于k的个数是多少.

题目分析 

主席树,每个点记录是所有祖先节点记录的前缀和,那么对于主席树来讲前后关系就明显了.

再套个动态倍增LCA,就可以做了.详见代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

#define debug puts("YES");
#define rep(x,y,z) for(int (x)=(y);(x)<(z);(x)++)
#define ll long long

#define lrt int l,int r,int rt
#define lson l,mid,rt<<1
#define rson mid+1,r,rt<<1|1
#define root l,r,rt
#define mst(a,b) memset((a),(b),sizeof(a))
#define pii pair<int,int>
#define fi first
#define se second
#define mk(x,y) make_pair(x,y)
#define sc(x) scanf("%d",&x)
#define scc(x,y) scanf("%d%d",&x,&y)
#define sccc(x,y,z) scanf("%d%d%d",&x,&y,&z)
const int mod=1e9+7;
const int maxn=1e5+10;
const int maxm=22;
const int ub=1e6;
const int INF=1e9+10;
ll powmod(ll x,ll y){ll t; for(t=1;y;y>>=1,x=x*x%mod) if(y&1) t=t*x%mod; return t;}
ll gcd(ll x,ll y){return y?gcd(y,x%y):x;}
///主席树
int rt[maxn],L[maxn*maxm*2],R[maxn*maxm*2],sum[maxn*maxm*2],tot=0;
void update(int& o,int last,int l,int r,int v){
    o=++tot,sum[o]=sum[last]+1;
    L[o]=L[last],R[o]=R[last];
    if(l==r) return ;
    int mid=l+r>>1;
    if(v<=mid) update(L[o],L[last],l,mid,v);
    else update(R[o],R[last],mid+1,r,v);
    sum[o]=sum[L[o]]+sum[R[o]];
}
int query(int o,int l,int r,int v){
    if(l==r) return sum[o];
    int mid=l+r>>1;
    if(v<=mid) return query(L[o],l,mid,v);
    else  return sum[L[o]]+query(R[o],mid+1,r,v);
}
///动态LCA
int dep[maxn],pa[maxn][maxm],pred[maxn];///求dfs序和倍增数组
vector<pii> g[maxn];
void dfs(int u,int pre,int v){
    pred[u]=pre;
    if(pre) update(rt[u],rt[pre],1,INF,v);
    pa[u][0]=pre;rep(i,1,maxm) pa[u][i]=pa[pa[u][i-1]][i-1];
    for(int i=0;i<g[u].size();i++){
        int v=g[u][i].fi;
        if(v==pre) continue;
        dep[v]=dep[u]+1;
        dfs(v,u,g[u][i].se);
    }
}
int lca(int u,int v){
    int i,j;
    if(dep[u]<dep[v]) swap(u,v);
    for(i=0;(1<<i)<=dep[u];i++);i--;
    for(j=i;j>=0;j--) if(dep[u]-(1<<j)>=dep[v])
        u=pa[u][j];
    if(u==v) return u;
    for(j=i;j>=0;j--) if(pa[u][j]&&pa[u][j]!=pa[v][j])
        u=pa[u][j],v=pa[v][j];
    return pa[u][0];
}
int n,m,x,y,k,LCA;
int main(){
    scc(n,m);
    rep(i,0,n-1){
        sccc(x,y,k);
        g[x].push_back(mk(y,k));
        g[y].push_back(mk(x,k));
    }
    dfs(1,0,0);
    rep(i,0,m){
        sccc(x,y,k);
        if(k==0) {puts("0");continue;}
        LCA=lca(x,y);
        int ret=query(rt[x],1,INF,k)+query(rt[y],1,INF,k)-2*query(rt[LCA],1,INF,k);
        printf("%d\n",ret);
    }
    return 0;
}

 

### LCA 最近公共祖先问题在结构中使用倍增法的解题方法 #### 倍增算法简介 倍增算法是一种高效的技术,在路径查询、区间问题以及的祖先查询等方面有着广泛应用。这种算法特别适合用于解决涉及多个层次关系的问题,比如最近公共祖先(LCA)问题[^1]。 #### LCA 定义及其重要性 在有根中,对于两个节点 \(u\) 和 \(v\)LCA 是所有公共祖先中最深的那个节点。这个概念不仅限于普通的父子关系,还包括节点本身作为自己祖先的情况。因此,在任何给定的一对节点间都存在唯一的LCA[^2]。 #### 使用倍增法求解LCA的具体过程 为了提高查找效率,通常会对进行预处理。具体来说,就是利用二进制表示来记录每个节点向上跳转\(2^k\)步后的父节点位置。这样做的好处是可以快速定位到目标节点之间的共同祖先,从而大大减少了实际计算量。以下是基于此思想的一种常见实现方式: ```cpp const int MAXN = 1e5 + 7; int fa[MAXN][20]; // 存储第i个结点往上走2^j步到达的父亲编号 int dep[MAXN]; // 结点深度数组 void dfs(int u,int father){ fa[u][0]=father; // 初始化fa[i][0],即直接父亲 dep[u]=dep[father]+1; for (auto &v : adj[u]) { if(v==father) continue; dfs(v,u); } } // 预处理f表 for(int j=1;(1<<j)<n;j++) for(int i=1;i<=n;i++) if(fa[i][j-1]!=-1) fa[i][j]=fa[fa[i][j-1]][j-1]; pair<int,int> getlca(int a,int b){ while(a!=b){ if(dep[a]<dep[b]) swap(a,b); int k=log2(dep[a]-dep[b]); a=fa[a][k]; } return {a,dep[a]}; } ``` 上述代码片段展示了如何构建倍增表格`fa[][]`并通过深度优先搜索初始化各个节点的信息。之后通过简单的循环操作即可完成任意两点之间LCA的查询工作[^4]。 #### 应用场景扩展 除了基本的LCA查询外,倍增法还可以与其他高级数据结构相结合,如并查集和链剖分等,进一步优化复杂度较高的题目解答方案。此外,在动态规划领域也经常能看到它的身影,尤其是在那些涉及到子范围内属性汇总或者状态转移方向确定等问题上[^3]。
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