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【原题】
1036: [ZJOI2008]树的统计Count
Time Limit: 10 Sec Memory Limit: 162 MB
Submit: 4465 Solved: 1858
Description
一棵树上有n个节点,编号分别为1到n,每个节点都有一个权值w。我们将以下面的形式来要求你对这棵树完成一些操作: I. CHANGE u t : 把结点u的权值改为t II. QMAX u v: 询问从点u到点v的路径上的节点的最大权值 III. QSUM u v: 询问从点u到点v的路径上的节点的权值和 注意:从点u到点v的路径上的节点包括u和v本身
Input
输入的第一行为一个整数n,表示节点的个数。接下来n – 1行,每行2个整数a和b,表示节点a和节点b之间有一条边相连。接下来n行,每行一个整数,第i行的整数wi表示节点i的权值。接下来1行,为一个整数q,表示操作的总数。接下来q行,每行一个操作,以“CHANGE u t”或者“QMAX u v”或者“QSUM u v”的形式给出。 对于100%的数据,保证1<=n<=30000,0<=q<=200000;中途操作中保证每个节点的权值w在-30000到30000之间。
Output
对于每个“QMAX”或者“QSUM”的操作,每行输出一个整数表示要求输出的结果。
Sample Input
4
1 2
2 3
4 1
4 2 1 3
12
QMAX 3 4
QMAX 3 3
QMAX 3 2
QMAX 2 3
QSUM 3 4
QSUM 2 1
CHANGE 1 5
QMAX 3 4
CHANGE 3 6
QMAX 3 4
QMAX 2 4
QSUM 3 4
Sample Output
4
1
2
2
10
6
5
6
5
16
HINT
Source
【序言】我可是用树链剖分做的= =树分治写起来更麻烦。树剖我今天刚刚入门= =,写一篇题解加深印象。
因为脑中还残存着的没学之前的一些想法,本教程更适合初学者吧。希望各路大牛也多多指导。
以下内容结合一篇讲的不错的教程,我加了一些改动,更加易懂吧。也请原创大牛释怀 = =。
【问题】在一棵树上进行路径的修改、求极值、求和。
【树链剖分的概念】树链,就是树上的路径。剖分,就是把路径分类为重链和轻链。树链剖分就是把一些点合成一条路径,使其在线段树中的编号(下标)有序,并用线段树来维护,使得查询、修改的效率大大提高(有点像莫队的分块思想)。假设我们把路径分好链了(先不要在乎是怎么分的),每次询问两个点对(x,y)时,若x和y在同一链中,直接询问线段树中的u和v(因为同一条链中下标是连续的)u,v是x,y对应的线段树中的点。否则的话,我们从深度大的点上一点一点向上爬,每次记录该点所在的链上的情况,直到x,y在同一条链上。
【注意】树链剖分中的线段树中每个点代表的意义可以是原图的边或点。这道题是点,我就以点来叙述。
【数组含义简介】记num[v]表示以v为根的子树的节点数,deep[v]表示v的深度(根深度为1),top[v]表示v所在的链的顶端节点,f[v]表示v的父亲,son[v]表示与v在同一重链上的v的儿子节点(姑且称为重儿子),tree[v]表示节点v在线段树中的编号,pre[v]表示线段树中编号是v的节点所对应的原图中的点(与tree相反)
只要把这些东西求出来,就能用logn的时间完成原问题中的操作。
【术语解释】
重儿子:num[u]为v的子节点中num值最大的,那么u就是v的重儿子。
轻儿子:v的其它子节点。
重边:点v与其重儿子的连边。
轻边:点v与其轻儿子的连边。
重链:由重边连成的路径。
轻链:轻边。
剖分后的树有如下性质:
性质1:如果(v,u)为轻边,则siz[u]
* 2 < siz[v];
性质2:从根到某一点的路径上轻链、重链的个数都不大于logn。
至于证明吧,我就不证了~~(其实我不会)只要能应用、并知道复杂度就行了。
【预处理算法实现】
我们可以用两个dfs来求出fa、deep、num、son、top、tree、pre。
dfs_1:把fa、deep、num、son求出来,比较简单。
dfs_2:①我们依次标记tree[v](按搜索的顺序),同时得到pre。
②对于v,当son[v]存在(即v不是叶子节点)时,显然有top[son[v]] = top[v]。(没有就退出)
③然后我们先搜索v的重儿子u,并把u的重儿子、重孙子...的top值也置为top[v];
④接着我们再搜索v的轻儿子u,并把u的重儿子、重孙子...的top值置为u;
将树中各边的权值在线段树中更新,建链和建线段树的过程就完成了。
【查询&修改算法实现】
例如将u到v的路径上每条边的权值都加上某值x。
记f1=top[u],f2=top[v]。
当f1<>f2时:不妨设dep[f1]>=dep[f2],那么就更新u到f1的权值(logn),并使u=f[f1]。
当f1=f2时:u与v在同一条重链上,直接更新u到v路径上的点的权值(logn),修改完成;
重复上述过程,直到修改完成。
如下图所示,较粗的为重边,较细的为轻边。(轻边实质上是长度为1的链)节点编号旁边有个红色点的表明该节点是其所在链的顶端节点。蓝色数字请无视= =(因为是copy人家图的,他的线段树中存的是边)
假设我们要修改11到10的路径时。
我们通过11和10的不断向上爬(具体操作详见上面),使他们最终在1号点相交。这样,11只经过重链2--11,10只经过自己和链1--14,效率相当的高。(为什么觉得有点像AC自动机呢)
【回归原题】这样,原题就是裸的树链剖分了。具体注释看代码。
【代码】
#include<cstdio> #define S [30005] #define T [120005] #define SS [60005] using namespace std; struct arr{int l,r,sum,max;}a T; //线段树 struct adj{int next,go;}adj SS; //边表 int tree S,pre S,end S,son S,f S,data S,num S,top S,deep S; int n,i,x,y,cnt,tot,Q; char opt[10]; int Max(int a,int b){return (a>b)?a:b;} void add(int u,int v){adj[++cnt].go=v;adj[cnt].next=end[u];end[u]=cnt;} void dfs1(int k,int fa,int d) //这一段不用解释了吧 { deep[k]=d;f[k]=fa;num[k]=1; for (int i=end[k];i;i=adj[i].next) { int go=adj[i].go;if (go==fa) continue; dfs1(go,k,d+1);num[k]+=num[go]; if (!son[k]||num[go]>num[son[k]]) son[k]=go; } } void dfs2(int k,int Number) { top[k]=Number;tree[k]=++tot; //tree[i] 节点i在线段树中的编号 pre[tree[k]]=k; //pre[i] 线段树中点为i的对应的节点编号 if (!son[k]) return; dfs2(son[k],Number); //先递归重儿子,把他的孩子中的“重”部分也置为Number for (int i=end[k];i;i=adj[i].next) { int go=adj[i].go; if (go!=son[k]&&go!=f[k]) dfs2(go,go); //递归轻儿子 } } void build(int k,int l,int r) //这是线段树 { a[k].l=l;a[k].r=r; if (l==r) {a[k].sum=a[k].max=data[pre[l]];return;} int mid=(l+r)>>1; build(k<<1,l,mid);build((k<<1)+1,mid+1,r); a[k].sum=a[k<<1].sum+a[(k<<1)+1].sum; a[k].max=Max(a[k<<1].max,a[(k<<1)+1].max); } void update(int k,int x,int jia)//这是线段树 { if (a[k].l==a[k].r) { a[k].sum+=jia*(a[k].r-a[k].l+1); a[k].max+=jia;return; } int mid=(a[k].l+a[k].r)>>1; if (x<=mid) update(k<<1,x,jia);else update((k<<1)+1,x,jia); a[k].sum=a[k<<1].sum+a[(k<<1)+1].sum; a[k].max=Max(a[k<<1].max,a[(k<<1)+1].max); } int ask_sum(int k,int x,int y)//这也是线段树 { if (a[k].l>=x&&a[k].r<=y) return a[k].sum; int mid=(a[k].l+a[k].r)>>1,o=0; if (x<=mid) o+=ask_sum(k<<1,x,y); if (y>mid) o+=ask_sum((k<<1)+1,x,y); a[k].sum=a[k<<1].sum+a[(k<<1)+1].sum; a[k].max=Max(a[k<<1].max,a[(k<<1)+1].max); return o; } int ask_max(int k,int x,int y)//这也是线段树,稍作改动即可 { if (a[k].l>=x&&a[k].r<=y) return a[k].max; int mid=(a[k].l+a[k].r)>>1,o=-1000000000; if (x<=mid) o=ask_max(k<<1,x,y); if (y>mid) o=Max(o,ask_max((k<<1)+1,x,y)); a[k].sum=a[k<<1].sum+a[(k<<1)+1].sum; a[k].max=Max(a[k<<1].max,a[(k<<1)+1].max); return o; } int find_max(int x,int y) { int f1=top[x],f2=top[y],t,ans=-1000000000;//注意ans要置为-INF while (f1!=f2) { if (deep[f1]<deep[f2]) t=f1,f1=f2,f2=t,t=x,x=y,y=t; ans=Max(ans,ask_max(1,tree[f1],tree[x])); x=f[f1];f1=top[x]; } ans=Max(ans,(deep[x]>deep[y])?ask_max(1,tree[y],tree[x]):ask_max(1,tree[x],tree[y])); return ans; } int find_sum(int x,int y) { int f1=top[x],f2=top[y],t,ans=0; while (f1!=f2) { if (deep[f1]<deep[f2]) t=f1,f1=f2,f2=t,t=x,x=y,y=t; ans+=ask_sum(1,tree[f1],tree[x]); x=f[f1];f1=top[x]; } ans+=(deep[x]>deep[y])?ask_sum(1,tree[y],tree[x]):ask_sum(1,tree[x],tree[y]); return ans; } int main() { freopen("count.in","r",stdin); freopen("count.out","w",stdout); scanf("%d",&n); for (i=1;i<n;i++) scanf("%d%d",&x,&y),add(x,y),add(y,x); for (i=1;i<=n;i++) scanf("%d",&data[i]); dfs1(1,0,1);dfs2(1,1); build(1,1,n); scanf("%d",&Q); while (Q) { Q--; scanf("%s%d%d",opt,&x,&y); if (opt[0]==‘C‘) update(1,tree[x],y-data[x]),data[x]=y; else if (opt[1]==‘M‘) printf("%d\n",find_max(x,y)); else printf("%d\n",find_sum(x,y)); } return 0; }