SPOJ QTREE系列树上分治问题。

时间：2014-07-26 13:53:45 阅读：569 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

标签：style blog http color os 数据 io 2014

375.Query on a tree 【QTREE】

　　有两个操作：

　　（1）修改第i条边的边权

　　（2）询问a到b路径上的边权最大值。

　　树链剖分入门题。树链剖分+线段树维护最大值。修改/查询均为O(log^2)。

　　很懒，没有写。

913.Query on a tree II 【QTREE2】

　　有两个操作：

　　（1）询问a到b的距离。

　　（2）询问a到b路径上的第k个点。

　　很容易想到倍增LCA。

　　路径上的第k个点，要么是a的第k个父亲，要么是b的第k‘个父亲，同样可以倍增实现。

　　询问都是O(logn)。

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<cstdlib>
 4 #include<cstring>
 5 #include<cmath>
 6 #include<algorithm>
 7 #define MAXN 10010
 8 #define MAXD 16 
 9 using namespace std;
10 int v[MAXN*2],e[MAXN*2],next[MAXN*2],first[MAXN];
11 int d[MAXN],p[MAXN][MAXD],dis[MAXN][MAXD];
12 int n,tot;
13 char op[5];
14 
15 void addedge(int x,int y,int z){
16     v[++tot]=y;e[tot]=z;next[tot]=first[x];first[x]=tot;
17     v[++tot]=x;e[tot]=z;next[tot]=first[y];first[y]=tot;
18 }
19 
20 void dfs(int u,int fa,int dist){
21     d[u]=d[fa]+1,p[u][0]=fa,dis[u][0]=dist;
22     for(int i=1;i<MAXD;i++){
23         p[u][i]=p[p[u][i-1]][i-1];
24         dis[u][i]=dis[u][i-1]+dis[p[u][i-1]][i-1];
25     }
26     for(int i=first[u];i;i=next[i])
27         if(v[i]!=fa)
28             dfs(v[i],u,e[i]);
29 }
30 
31 int lca(int x,int y){
32     if(d[x]>d[y]) swap(x,y);
33     int delta=d[y]-d[x];
34     for(int i=0;i<MAXD;i++)
35         if(delta&(1<<i))
36             y=p[y][i];
37     if(x==y) return x;
38     for(int i=MAXD-1;i>=0;i--)
39         if(p[x][i]!=p[y][i])
40             x=p[x][i],y=p[y][i];
41     return p[x][0];
42 }
43 
44 int getdis(int x,int y){
45     if(d[x]>d[y]) swap(x,y);
46     int ret=0,delta=d[y]-d[x];
47     for(int i=0;i<MAXD;i++)
48         if(delta&(1<<i))
49             ret+=dis[y][i],y=p[y][i];
50     if(x==y) return ret;
51     for(int i=MAXD-1;i>=0;i--)
52         if(p[x][i]!=p[y][i]){
53             ret+=dis[x][i],x=p[x][i];
54             ret+=dis[y][i],y=p[y][i];
55         }
56     ret=ret+dis[x][0]+dis[y][0];
57     return ret;
58 }
59 
60 int getkthfa(int x,int k){
61     for(int i=0;i<MAXD;i++)
62         if(k&(1<<i))
63             x=p[x][i];
64     return x;
65 }
66 
67 int getkth(int x,int y,int k){
68     int t=lca(x,y);
69     if(d[x]-d[t]>=k-1)
70         return getkthfa(x,k-1);
71     else
72         return getkthfa(y,d[x]-d[t]+d[y]-d[t]+1-k); 
73 }
74 
75 int main(){
76     freopen("input.txt","r",stdin);freopen("output.txt","w",stdout);
77     int t;scanf("%d",&t);
78     while(t--){
79         scanf("%d",&n);
80         memset(first,0,sizeof(first));
81         tot=0;
82         for(int i=1;i<n;i++){
83             int x,y,z;
84             scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
85             addedge(x,y,z);
86         }
87         dfs(1,0,0);
88         while(scanf("%s",op)!=EOF && op[1]!=‘O‘)
89             if(op[0]==‘D‘){
90                 int a,b;scanf("%d%d",&a,&b); 
91                 printf("%d\n",getdis(a,b));
92             }else{
93                 int a,b,k;scanf("%d%d%d",&a,&b,&k);
94                 printf("%d\n",getkth(a,b,k));
95             }
96     }
97     return 0;
98 }

QTREE2

ID		DATE	PROBLEM	RESULT	TIME	MEM	LANG
12000885		2014-07-23 03:30:46	Query on a tree II	accepted edit run	0.61	4.4M	C++ 4.3.2

DATE

PROBLEM

RESULT

TIME

MEM

LANG

12000885

2014-07-23 03:30:46

Query on a tree II

accepted
edit run

0.61

4.4M

C++

4.3.2

2789.Query on a tree again 【QTREE3】

　　有两个操作：

　　（1）单点颜色修改，黑变白，或者白变黑。

　　（2）询问1到v路径上，最先出现黑点的位置。

　　树链剖分肯定能做，我用的是LCT。

　　我们需要维护一段区间1-v上最先出现的黑点位置，即这条链中最上面的黑点。

　　等价于splay中最左边出现的黑点。很裸吧。

　　理论的修改/询问均为O(logn)，最好常数优化，我加了fread 25-->100！

  1 #include<iostream>
  2 #include<cstdio>
  3 #include<cstdlib>
  4 #include<cstring>
  5 #include<cmath>
  6 #include<algorithm>
  7 #define MAXN 200000
  8 using namespace std;
  9 int n,q;
 10 
 11 struct LinkCutTree{
 12     int ch[MAXN][2],col[MAXN],front[MAXN],f[MAXN],rev[MAXN];
 13     bool isroot(int x){
 14         return (!f[x]||ch[f[x]][0]!=x&&ch[f[x]][1]!=x);
 15     }
 16     void push_up(int x){
 17         if(!x) return;
 18         int lc=ch[x][0],rc=ch[x][1];
 19         if(~front[lc]) front[x]=front[lc];
 20         else
 21         if(col[x]) front[x]=x;
 22         else
 23         if(~front[rc]) front[x]=front[rc];
 24         else
 25             front[x]=-1;
 26     }
 27     void push_down(int x){
 28         if(!x) return;
 29         int lc=ch[x][0],rc=ch[x][1];
 30         if(rev[x]){
 31             swap(ch[x][0],ch[x][1]);
 32             rev[lc]^=1;rev[rc]^=1;
 33             rev[x]=0;
 34         }
 35     }
 36     void rotate(int x,int t){
 37         if(isroot(x)) return;
 38         int y=f[x];
 39         ch[y][t]=ch[x][!t];if(ch[x][!t]) f[ch[x][!t]]=y;
 40         f[x]=f[y];if(f[y]){
 41             if(ch[f[y]][0]==y) ch[f[y]][0]=x;
 42             if(ch[f[y]][1]==y) ch[f[y]][1]=x;
 43         }
 44         f[ch[x][!t]=y]=x;push_up(y);
 45     }
 46     void splay(int x){
 47         push_down(x);
 48         while(!isroot(x)){
 49             int y=f[x];push_down(y);push_down(x);
 50             rotate(x,ch[y][1]==x);
 51         }
 52         push_up(x);
 53     }
 54     void init(){
 55         memset(front,255,sizeof(front));
 56     }
 57     void access(int v){
 58         for(int u=v,v=0;u;v=u,u=f[u]) splay(u),ch[u][1]=v;
 59     }
 60     void evert(int v){
 61         access(v);splay(v);rev[v]^=1;
 62     }
 63     int find_root(int v){
 64         access(v);splay(v);for(;ch[v][0];v=ch[v][0]);splay(v);return v;
 65     }
 66     void link(int u,int v){
 67         evert(u);f[u]=v;
 68     }
 69     void cut(int u,int v){
 70         evert(u);access(v);splay(v);f[u]=ch[v][0]=0;
 71     }
 72     void modify(int v){
 73         access(v);splay(v);col[v]^=1;
 74     }
 75     int query(int v){
 76         evert(1);access(v);splay(v);return front[v];
 77     }
 78 }LCT;
 79 
 80 char buf[8000000],*pt = buf,*o = buf;
 81 inline int getint(){
 82     int f = 1,x = 0;
 83     while((*pt != ‘-‘) && (*pt < ‘0‘ || *pt > ‘9‘))    pt ++;
 84     if(*pt == ‘-‘)    f = -1,pt ++;    else    x = *pt++ - 48;
 85     while(*pt >= ‘0‘ && *pt <= ‘9‘)    x = x * 10 + *pt ++ - 48;
 86     return x * f;
 87 }
 88 
 89 
 90 int main(){
 91     freopen("input.txt","r",stdin);freopen("output.txt","w",stdout); 
 92     fread(buf,1,8000000,stdin);
 93     n=getint(),q=getint();
 94     LCT.init();
 95     for(int i=1;i<n;i++){
 96         int x=getint(),y=getint();
 97         LCT.link(x,y);
 98     }
 99     while(q--){
100         int op=getint(),v=getint();
101         if(op==0) LCT.modify(v);
102         else printf("%d\n",LCT.query(v));
103     }
104     return 0;
105 }

QTREE3

ID		DATE	PROBLEM	RESULT	TIME	MEM	LANG
12002267		2014-07-23 09:19:09	Query on a tree again!	100 edit run	11.63	15M	C++ 4.3.2

DATE

PROBLEM

RESULT

TIME

MEM

LANG

12002267

2014-07-23 09:19:09

Query on a tree again!

100
edit run

11.63

15M

C++

4.3.2

2666.Query on a tree IV 【QTREE4】

　　同样是两个操作：

　　（1）单点颜色修改

　　（2）询问整棵树中，最远的白色两点的距离 <==>max{dist(a,b)},color[a]=color[b]=white.

　　公认的QTREE1-5中最繁琐的题目。我想练练手边分，树的边分应该是最难写的。

　　请教神犇，都称“珍惜生命，请用点分治” T T

　　这道题目用边分是很直观的。

　　每层找出一条中心边，删边，可以分成左右两个子树。

　　左右各维护一个大根堆，分别记录白点到子树根的距离。

　　ans=max{lc.ans,rc.ans,leftheap.top()+rightheap.top()+midlen}

　　（极限数据我用SET3.8s，用优先队列2.5s）

　　询问是O(1)，修改是O(log^2)。

　　补充边分的知识：

　　①树是菊花状，边分会退化。

　　 bubuko.com,布布扣

　　可以试着加虚点。（这里是向jcvb学习的）遵循第二个儿子就加虚点的原则。

　　 bubuko.com,布布扣

　②有些有趣的性质。不难发现每个节点的度不大于3，或者说这就是棵二叉树！

　　实节点只在左儿子。

　　最重要的是，他不再是菊花了！

　③dfs记录答案信息。点分/边分维护路径长度是可行的。

　　比如记下每个点到该层子树根的距离。总的空间是nlogn。

　④拆掉每条边的估价和左右子树的大小有关。

　　dfs_size(),min{max{size[u],n-size[u]}}，可以找到中心边了。

　⑤递归左右子树，回到③。

  1 #include<iostream>
  2 #include<cstdio>
  3 #include<cstdlib>
  4 #include<cstring>
  5 #include<cmath>
  6 #include<algorithm>
  7 #include<set>
  8 #include<queue>
  9 using namespace std;
 10 
 11 #define MAXN 210000
 12 #define MAXM 4000000
 13 #define WHITE 1
 14 #define BLACK 0
 15 
 16 int V[MAXM],E[MAXM],NEXT[MAXM],FIR[MAXN]; int N;
 17 int v[MAXN*2],e[MAXN*2],next[MAXN*2],pre[MAXN*2],fir[MAXN],ed[MAXN]; int n;
 18 int col[MAXN],size[MAXN];
 19 int p,mi,midedge,tot;
 20 
 21 char buf[8000000],*pt = buf,*o = buf;
 22 int getint(){
 23     int f = 1,x = 0;
 24     while((*pt != ‘-‘) && (*pt < ‘0‘ || *pt > ‘9‘))    pt ++;
 25     if(*pt == ‘-‘)    f = -1,pt ++;    else    x = *pt++ - 48;
 26     while(*pt >= ‘0‘ && *pt <= ‘9‘)    x = x * 10 + *pt ++ - 48;
 27     return x * f;
 28 }
 29 char getch(){
 30     char ch;
 31     while(*pt < ‘A‘ || *pt > ‘Z‘)    pt ++;
 32     ch=*pt;pt++;    
 33     return ch;
 34 }
 35 
 36 void ADD1(int x,int y,int z){
 37     V[tot]=y;E[tot]=z;NEXT[tot]=FIR[x];FIR[x]=tot;tot++;
 38 }
 39 
 40 void ADD(int x,int y,int z){
 41     V[tot]=y;E[tot]=z;NEXT[tot]=FIR[x];FIR[x]=tot;tot++;
 42     V[tot]=x;E[tot]=z;NEXT[tot]=FIR[y];FIR[y]=tot;tot++;
 43 }
 44 
 45 void add(int x,int y,int z){
 46     v[tot]=y;e[tot]=z;next[tot]=fir[x];fir[x]=tot;tot++;
 47     v[tot]=x;e[tot]=z;next[tot]=fir[y];fir[y]=tot;tot++;
 48 }
 49 
 50 void getpre(){
 51     memset(ed,255,sizeof(ed));
 52     for(int i=1;i<=n;i++)
 53         for(int j=fir[i];~j;j=next[j]){
 54             pre[j]=ed[i];
 55             ed[i]=j;
 56         }
 57 }
 58 
 59 void _delete(int x,int i){
 60     if(fir[x]==i) fir[x]=next[i]; else next[pre[i]]=next[i];
 61     if(ed[x]==i) ed[x]=pre[i]; else pre[next[i]]=pre[i];
 62 }
 63 
 64 void init(){
 65     memset(FIR,255,sizeof(FIR));tot=0;
 66     N=getint();
 67     for(int i=1;i<N;i++){
 68         int x=getint(),y=getint(),z=getint();
 69         ADD(x,y,z);
 70     }
 71 }
 72 
 73 void check(int u,int fa){
 74     int father=0;
 75     for(int i=FIR[u];~i;i=NEXT[i])
 76     if(V[i]!=fa)
 77         if(father==0){
 78             add(u,V[i],E[i]);
 79             father=u;
 80             check(V[i],u);
 81         }else{
 82             ++n;col[n]=BLACK;
 83             add(father,n,0);add(n,V[i],E[i]);
 84             father=n;
 85             check(V[i],u);
 86         }
 87 }
 88 
 89 void rebuild(){
 90     memset(fir,255,sizeof(fir));tot=0;
 91     n=N;
 92     for(int i=1;i<=n;i++) col[i]=WHITE;
 93     check(1,0);
 94     getpre();
 95     memset(FIR,255,sizeof(FIR));tot=0;
 96 }
 97 
 98 struct point{
 99     int dist,id;
100     bool operator<(const point&b)const{
101         return dist<b.dist;
102     }
103 };
104     
105 struct node{
106     int rt,midlen,ans;
107     int lc,rc;
108     priority_queue<point>Q;
109 }T[MAXN*4];
110 
111 int cnt=0;
112 
113 void dfs_size(int u,int fa,int dist){
114     ADD1(u,p,dist);if(col[u])T[p].Q.push((point){dist,u});
115     size[u]=1;
116     for(int i=fir[u];~i;i=next[i])
117         if(v[i]!=fa){
118             dfs_size(v[i],u,dist+e[i]);
119             size[u]+=size[v[i]];
120         }
121 }
122 
123 void dfs_midedge(int u,int code){
124     if(max(size[u],size[T[p].rt]-size[u])<mi){
125         mi=max(size[u],size[T[p].rt]-size[u]);
126         midedge=code;
127     }
128     for(int i=fir[u];~i;i=next[i])
129         if(i!=(code^1))
130             dfs_midedge(v[i],i);
131 }
132 
133 void push_up(int p){
134     T[p].ans=-1;
135     while(!T[p].Q.empty()&&(col[T[p].Q.top().id]==0)) T[p].Q.pop();
136     int lc=T[p].lc,rc=T[p].rc;
137     if(lc==0&&rc==0){
138          if(col[T[p].rt]) T[p].ans=0;
139     }else{
140         if(T[lc].ans>T[p].ans) T[p].ans=T[lc].ans;
141         if(T[rc].ans>T[p].ans) T[p].ans=T[rc].ans;
142         if(!T[lc].Q.empty()&&!T[rc].Q.empty())
143             T[p].ans=max(T[lc].Q.top().dist+T[rc].Q.top().dist+T[p].midlen,T[p].ans);
144     }
145 }
146 
147 void dfs(int pt,int u){
148     T[pt].rt=u;
149     p=pt;dfs_size(u,0,0);
150     midedge=-1;mi=n;dfs_midedge(u,-1);
151     if(~midedge){
152         int p1=v[midedge],p2=v[midedge^1];
153         T[pt].midlen=e[midedge];
154         _delete(p1,midedge^1);
155         _delete(p2,midedge);
156         dfs(T[pt].lc=++cnt,p1);
157         dfs(T[pt].rc=++cnt,p2);        
158     }
159     push_up(pt);
160 }
161 
162 void change(int x){
163     col[x]^=1;
164     if(col[x]==BLACK)
165         for(int i=FIR[x];~i;i=NEXT[i])
166             push_up(V[i]);
167     else
168         for(int i=FIR[x];~i;i=NEXT[i]){
169             T[V[i]].Q.push((point){E[i],x});
170             push_up(V[i]);
171         }
172 }
173      
174 
175 void solve(){
176     int x;char op;
177     int q=getint();
178     while(q--){
179         op=getch();
180         if(op==‘A‘)
181             if(~T[1].ans)
182                 printf("%d\n",T[1].ans);
183             else
184                 puts("They have disappeared.");
185         else{
186             x=getint();
187             change(x);
188         }
189     }
190 }
191 
192 int main(){
193     fread(buf,1,8000000,stdin);
194     init();
195     rebuild();
196     dfs(cnt=1,1);
197     solve();
198     return 0;
199 }

QTREE4

ID	DATE	PROBLEM	RESULT	TIME	MEM	LANG
12016831	2014-07-25 10:32:18	Query on a tree IV	accepted	10.42	101M	C++ 4.3.2

DATE

PROBLEM

RESULT

TIME

MEM

LANG

12016831

2014-07-25 10:32:18

Query on a tree IV

accepted

10.42

101M

C++

4.3.2

2939.Query on a tree V 【QTREE5】

　　两个操作：

　　（1）单点颜色修改

　　（2）给定点v，询问最近的白点（可能包括本身）的距离。

　　实际上是QTREE4的弱化版，于是这题就写点分了。

　　每层有若干个重心。

　　每个重心弄个堆，维护子树中的白色节点到其距离的最小值。

　　询问时，访问点v所在的所有重心I，answer=min{heapI.top()+dis(v,I)} v∈I.

　　修改/询问都是O(logn)。

  1 #include<iostream>
  2 #include<cstdio>
  3 #include<cstdlib>
  4 #include<cstring>
  5 #include<cmath>
  6 #include<algorithm>
  7 #include<queue>
  8 using namespace std;
  9 
 10 #define INF 0x3f3f3f3f
 11 #define MAXN 400010
 12 #define MAXM 3000010
 13 #define BLACK 0
 14 #define WHITE 1
 15 int V[MAXM],E[MAXM],NEXT[MAXM],FIR[MAXN];
 16 int v[MAXN],e[MAXN],next[MAXN],fir[MAXN];
 17 int col[MAXN],size[MAXN],ma[MAXN],vis[MAXN];
 18 int n,tot;int mi,root,rt;
 19 
 20 struct point{
 21     int dist,id;
 22     bool operator<(const point&b)const{
 23         return dist>b.dist;
 24     }
 25 };
 26 priority_queue<point>Q[MAXN];
 27 
 28 char buf[10000000],*pt = buf,*o = buf;
 29 inline int getint(){
 30     int f = 1,x = 0;
 31     while((*pt != ‘-‘) && (*pt < ‘0‘ || *pt > ‘9‘))    pt ++;
 32     if(*pt == ‘-‘)    f = -1,pt ++;    else    x = *pt++ - 48;
 33     while(*pt >= ‘0‘ && *pt <= ‘9‘)    x = x * 10 + *pt ++ - 48;
 34     return x * f;
 35 }
 36 
 37 void ADD(int x,int y,int z){
 38     V[tot]=y;E[tot]=z;NEXT[tot]=FIR[x];FIR[x]=tot;tot++;
 39 }
 40 
 41 void addedge(int x,int y){
 42     v[tot]=y;next[tot]=fir[x];fir[x]=tot;tot++;
 43     v[tot]=x;next[tot]=fir[y];fir[y]=tot;tot++;
 44 }
 45 
 46 void init(){
 47     memset(fir,255,sizeof(fir));tot=0;
 48     n=getint();
 49     for(int i=1;i<n;i++){
 50         int x=getint(),y=getint();
 51         addedge(x,y);
 52     }
 53     memset(FIR,255,sizeof(FIR));tot=0;
 54 }
 55 
 56 void dfssize(int u,int fa){
 57     size[u]=1;ma[u]=0;
 58     for(int i=fir[u];~i;i=next[i])
 59         if(v[i]!=fa&&!vis[v[i]]){
 60             dfssize(v[i],u);
 61             size[u]+=size[v[i]];
 62             if(size[v[i]]>ma[u]) ma[u]=size[v[i]];
 63         }
 64 }
 65 
 66 void dfsroot(int u,int fa){
 67     if(size[rt]-size[u]>ma[u]) ma[u]=size[rt]-size[u];
 68     if(ma[u]<mi) mi=ma[u],root=u;
 69     for(int i=fir[u];~i;i=next[i])
 70         if(v[i]!=fa&&!vis[v[i]])
 71             dfsroot(v[i],u);
 72 }
 73 
 74 void dfsdis(int u,int fa,int dis){
 75     ADD(u,root,dis);
 76     for(int i=fir[u];~i;i=next[i])
 77         if(v[i]!=fa&&!vis[v[i]])
 78             dfsdis(v[i],u,dis+1);
 79 }
 80 
 81 void dfs(int u){
 82     mi=n,rt=u;dfssize(u,0);dfsroot(u,0);
 83     dfsdis(root,0,0);
 84     vis[root]=1;
 85     for(int i=fir[root];~i;i=next[i])
 86         if(!vis[v[i]])
 87             dfs(v[i]);
 88 }
 89 
 90 void modify(int x){
 91     col[x]^=1;
 92     if(col[x]==WHITE)
 93         for(int i=FIR[x];~i;i=NEXT[i])
 94             Q[V[i]].push((point){E[i],x});
 95 }
 96 
 97 int query(int x){
 98     int ret=INF;
 99     for(int i=FIR[x];~i;i=NEXT[i]){
100         while(!Q[V[i]].empty()&&(col[Q[V[i]].top().id]==BLACK)) Q[V[i]].pop();
101         if(!Q[V[i]].empty()) ret=min(Q[V[i]].top().dist+E[i],ret);
102     }
103     return ret<INF?ret:-1;
104 }
105 
106 void solve(){
107     int q=getint();
108     int op,x;
109     while(q--){
110         op=getint(),x=getint();
111         if(op==0)
112             modify(x);
113         else
114             printf("%d\n",query(x));
115     }
116 }
117 
118 
119 int main(){
120     fread(buf,1,10000000,stdin);
121     init();
122     dfs(1);
123     solve();
124     return 0;
125 }