lca倍增算法学习记录

找最近公共父节点这问题很容易想到让两节点一起往上走最后相遇,但这样的dfs显然很慢,于是就需要倍增。就是用二进制的思维,以1,2,4,8等2的阶层步长接近答案,比一步一步向上要快很多。
所以要dfs出来点的2^k的父亲节点与该节点的深度。
找lca时先将下面的点升到与另一点同一深度,再用往上倍增找lca。
有两种大同小异的方法:一种是以上一步2倍长的步伐向上试,不行再缩减,找到一个离lca能达到的最近点。另一种是先求出最大深度是2的几次方,再以当前最大步伐向上走。具体看下面代码,喜欢哪种打哪种。。。
简单一题hdu2586
大意是求两节点距离,只用在dfs时求从根到节点的距离,用L=dis[i]+dis[j]-2*dis[lca(i+j)]求出。
以下代码:

#include<stdio.h>
#include<algorithm>
#include<string.h>

using namespace std;

const int maxn=40005;

int tot;
int a[maxn],b[maxn*2],c[maxn*2],w[maxn*2],deep[maxn],dis[maxn],fa[maxn][16];   //注意边要两倍空间 
bool bo[maxn];

void setin(int x,int y,int z)           //邻接表储存图 
{
    b[++tot]=a[x];
    a[x]=tot;
    c[tot]=y;
    w[tot]=z;
}

void dfs(int x)                         //预处理 
{
    int p,son;
    p=a[x];
    while(p)
    {        
        son=c[p];
        if(!bo[son])
        {
            bo[son]=true;                 //避免走回去 
            fa[son][0]=x;
            deep[son]=deep[x]+1;
            dis[son]=dis[x]+w[p];
            int ii=0,po=x;
            while(fa[po][ii]!=0)
            {
                fa[son][ii+1]=fa[po][ii];  
                po=fa[po][ii++];          //关键!父节点相当于每次*2,来更新这个子节点的2^k父节点,自己模拟就明白了 
            }
            dfs(son);
        }
        p=b[p];
    }
}

int lca(int x,int y)
{

    if(x==y) return x;
    if(deep[x]<deep[y]) swap(x,y);
    int m=deep[x]-deep[y],ii=0;
    while(m)                              //m表示为二进制,以2,4,8等步伐向上 
    {
        if(m&1==1) x=fa[x][ii];
        m>>=1;
        ii++;
    }
    ii=0;
    while(x!=y)
      if(fa[x][ii]!=fa[y][ii]||((fa[x][ii]==fa[y][ii])&&(ii==0)))  //条件很关键,仅有一步时要走才能退出循环 
      {
          x=fa[x][ii];
          y=fa[y][ii];
          ii++;
      }
      else ii--;
    return x;  
}
int main()
{
    int t,n,q,x,y,z;
    scanf("%d",&t);
    for(int i=0;i<t;i++)
    {
        tot=0;
        memset(a,0,sizeof(a));
        memset(b,0,sizeof(b));
        memset(c,0,sizeof(c));
        memset(w,0,sizeof(w));
        memset(deep,0,sizeof(deep));
        memset(dis,0,sizeof(dis));
        memset(fa,0,sizeof(fa));
        memset(bo,0,sizeof(bo));        
        scanf("%d%d",&n,&q);
        for(int j=0;j<n-1;j++)
        {
            scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
            setin(x,y,z);
            setin(y,x,z);
        }
        deep[1]=1;
        dis[1]=0;
        bo[1]=true;
        dfs(1);
        for(int j=0;j<q;j++)
        {
            scanf("%d%d",&x,&y);
            printf("%d\n",dis[x]+dis[y]-2*dis[lca(x,y)]);
        }
    }
}

另一种lca求法:

int lca(int x,int y)
{
    int i,j;
    if(deep[x]<deep[y])swap(x,y);
    for(i=0;(1<<i)<=deep[x];i++);   //求深度是2的几次方,给下面循环找上界 
    i--;
    for(j=i;j>=0;j--)
        if(deep[x]-(1<<j)>=deep[y])
            x=fa[x][j];             //另一种将x提到与y同高度的写法 
    if(x==y)return x;
    for(j=i;j>=0;j--)
    {
        if(fa[x][j]!=fa[y][j])
        {
            x=fa[x][j];
            y=fa[y][j];
        }
    }
    return fa[x][0];   //注意是把2^k拆成1和其他2的次方,所以返回父节点 
}

ps:因为并不会vector释放内存,就写了一大串memset,求大神指教如何简化。

### LCA 倍增算法 Python 实现 LCA (Lowest Common Ancestor) 的倍增算法是一种高效求解树上最近公共祖先的方法。该方法利用动态规划的思想预先处理节点之间的关系,从而可以在 O(log n) 时间复杂度内查询任意两个节点的最近公共祖先。 #### 预处理阶段 预处理的核心在于构建 `dp` 数组,其中 `dp[i][j]` 表示从节点 i 出发向上走 \(2^j\) 步到达的父亲节点编号: ```python from collections import defaultdict, deque def preprocess(n, adj_list, root=0): logn = max(1, int(math.log2(n)) + 1) dp = [[-1]*logn for _ in range(n)] depth = [0] * n def dfs(u, parent=-1): dp[u][0] = parent if parent != -1: depth[u] = depth[parent] + 1 for j in range(1, logn): if dp[u][j-1] != -1: dp[u][j] = dp[dp[u][j-1]][j-1] for v in adj_list[u]: if v == parent: continue dfs(v, u) dfs(root) return dp, depth ``` 此部分实现了对输入图结构的遍历以及 `dp` 和 `depth` 数组初始化[^1]。 #### 查询阶段 对于每次询问 `(u,v)` ,先将两者的深度调整一致再逐步提升直到两者相遇: ```python def lca_query(dp, depth, u, v): if depth[u] < depth[v]: u, v = v, u diff = abs(depth[u]-depth[v]) while diff > 0: k = int(math.log2(diff)) u = dp[u][k] diff -= pow(2,k) if u == v: return u for k in reversed(range(len(dp[0]))): if dp[u][k]!=-1 and dp[u][k]!=dp[v][k]: u = dp[u][k] v = dp[v][k] return dp[u][0] ``` 上述代码片段展示了如何基于已有的 `dp` 及 `depth` 数据来快速定位给定两点间的最低共同祖先节点。
评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值