Legacy CodeForces - 786B (线段树优化建边+)

CodeForces-786B 最短路问题思路
博客围绕 CodeForces-786B 题目展开,主要涉及最短路问题。解题思路是构建入树和出树,入树中每个结点向孩子建边,出树向父亲建边,且每棵树的叶子结点不能相互到达,需通过新建的边来实现最短路。

题目

https://cn.vjudge.net/problem/CodeForces-786B

题意

最短路 

思路

建两棵树 入树和出树 入树每个结点向孩子建边 出树向父亲建边 每棵树的叶子结点不能相互到达 只能通过新建的边到达 即最短路

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;
typedef long long ll;
#define par pair<ll,ll>
#define rep(i,a,b) for(int i = (a);i <= (b);i++)
const ll inf = 1e16;
const int maxn = 100010;
int n,m,s,cnt;
struct node
{
    int v,nxt;
    ll dis;
}e[maxn<<5];
int head[maxn*10],tot;
ll d[maxn*10];
int in[maxn<<2],out[maxn<<2],vis[maxn*10];
void add(int u,int v,ll dis) //建边
{
    e[++tot].nxt = head[u];
    e[tot].v = v;
    e[tot].dis = dis;
    head[u] = tot;
}
void build(int s,int t,int p)// 建正反两颗树
{
    if(s==t)
    {
        in[p] = out[p] = s;
        return ;
    }
    int mid = s + t>> 1;
    in[p] = ++cnt;
    out[p] = ++cnt;
    build(s,mid,p<<1);
    build(mid+1,t,p<<1|1);
    add(in[p],in[p<<1],0);
    add(in[p],in[p<<1|1],0);
    add(out[p<<1],out[p],0);
    add(out[p<<1|1],out[p],0);

}
void qvet(int u,int l,int r,int s,int t,int p,ll dis,ll tt) //加边
{
    if(l <= s&&t <= r)
    {
        if(tt==2) add(u,in[p],dis);
        else if(tt == 3) add(out[p],u,dis);
        return ;
    }
    int mid = (s + t) >> 1;
    if(l <= mid) qvet(u,l,r,s,mid,p<<1,dis,tt);
    if(r > mid) qvet(u,l,r,mid+1,t,p<<1|1,dis,tt);
}
void dij()
{
    for(int i = 1;i <= cnt;i++)
        d[i] = inf;
    d[s] = 0;
    priority_queue<pair<ll,ll> > q;
    q.push(make_pair(0,s));
    while(!q.empty())
    {
        int u = q.top().second;
        q.pop();
        if(vis[u]) continue;
        vis[u] = 1;
        for(int i = head[u];i;i = e[i].nxt)
        {
            int v = e[i].v;
            if(d[v] > d[u]+e[i].dis)
            {
                d[v] = d[u] + e[i].dis;
                q.push(make_pair(-d[v],v));
            }
        }
    }
}
int main()
{
    scanf("%d%d%d",&n,&m,&s);
    cnt = n;
    build(1,n,1);
    for(int i = 1;i <= m;i++)
    {
        int k,u;
        scanf("%d%d",&k,&u);
        if(k == 1)
        {
            int v;
            ll dis;
            scanf("%d%lld",&v,&dis);
            add(u,v,dis);
        }
        else
        {
            int l,r;
            ll dis;
            scanf("%d%d%lld",&l,&r,&dis);
            qvet(u,l,r,1,n,1,dis,k);
        }
    }
    dij();
    for(int i = 1;i <= n;i++)
    if(d[i] == inf) printf("-1 ");
    else printf("%lld ",d[i]);
    return 0;
}

 

### 线段树优化图的实现方法与应用 线段树优化图是一种在图论中用于处理大规模区间连问题的技术,尤其适用于最短路、网络流等场景。其核心思想是利用线段树的结构来减少节点和的数量,从而降低时间和空间复杂度。 #### 实现方法 在线段树优化图中,每个点通常被分为入点(in)和出点(out)。例如,对于一个点 $ u $,将其拆分为 $ u_{\text{in}} $ 和 $ u_{\text{out}} $。接下来,构两棵线段树:**入树**(维护入点)和**出树**(维护出点)[^2]。 - **出树**中的非根节点向其父节点连一条权值为0的有向- **入树**中的非叶子节点向其左右儿子连一条权值为0的有向- 对于原图中的每个点,连接一条从出点到入点的无向,以防止一些异常情况的发生。 当需要对某个区间进行连时,可以通过线段树的结构快速定位相关节点并立连接。例如: - 如果是从一个点向另一个点连,则直接连接对应的两个叶子节点。 - 如果是从一个点向一个区间连,则将该点的出点连接到入树中对应区间的节点。 - 如果是从一个区间向一个点连,则将出树中对应区间的节点连接到该点的入点。 - 如果是从一个区间向另一个区间连,则引入一个虚拟节点,分别从出树中的节点连接到虚拟节点,并从虚拟节点连接到入树中的节点[^4]。 这种方法避免了传统暴力图中 $ O(MN^2) $ 的时间复杂度,大大提升了效率。 #### 应用场景 线段树优化图广泛应用于以下场景: 1. **最短路径问题**:如 Codeforces Round #406 (Div. 1) B. Legacy 题目中,使用线段树优化图可以高效地处理区间连问题,从而求解最短路径[^4]。 2. **网络流问题**:在某些网络流模型中,尤其是在涉及大量区间操作的情况下,线段树优化图能够显著减少图的规模,提高算法效率[^2]。 3. **2-SAT问题**:在某些复杂的2-SAT问题中,线段树优化图可以帮助更高效地处理变量之间的约束关系,例如 ARC069F Flags 问题中就使用了线段树优化图结合二分法求解[^5]。 #### 示例代码 以下是一个简单的线段树优化图的伪代码示例,展示如何构出树并连接: ```python class SegmentTreeNode: def __init__(self, left, right): self.left = left self.right = right self.left_child = None self.right_child = None self.parent = None def build_segment_tree(l, r): node = SegmentTreeNode(l, r) if l == r: return node mid = (l + r) // 2 node.left_child = build_segment_tree(l, mid) node.right_child = build_segment_tree(mid + 1, r) node.left_child.parent = node node.right_child.parent = node # 出树中非根节点向父节点连(权值为0) add_edge(node.left_child, node, 0) add_edge(node.right_child, node, 0) return node def add_edge(u, v, weight): # 添加从u到v的有向,权值为weight pass ``` 上述代码仅展示了出树的构过程,实际应用中还需要构入树,并根据具体问题添加相应的---
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