树上莫队算法

继续回来写博客……记录点有意思的题目什么的。

貌似写过这个的没多少人……所以我也记录一点。

首先序列上的莫队大家都应该很熟悉了……

那么树上的莫队要怎么搞呢?

先来看个题目……SPOJ COT2:求树上两点间路径上有多少个不同的点权。

序列上的莫队是把询问按照左端点分块了……可是树上没有左端点,怎么办呢?我们把树分块。

按照DFS时间戳顺序,将树分成O(sqrt(n))个大小为O(sqrt(n))的块,那么树上的莫队询问排序的第一关键字就是第一个节点所在的块了!

这样分块以后,任意两个块之间的距离也是O(sqrt(n))级别的,所以时间复杂度是有保证的。

第二个关键字自然就是节点的DFS时间戳了!

但是,还有一个问题。树上的区间要怎么转移呢?要怎么从一个区间变到另一个区间呢?

这就有些难了,因为树上有LCA,貌似不好处理。

Orz了wyfcyx后,找到了vfk的博客看了一下。



用S(v, u)代表 v到u的路径上的结点的集合。
用root来代表根结点,用lca(v, u)来代表v、u的最近公共祖先。
那么
S(v, u) = S(root, v) xor S(root, u) xor lca(v, u)
其中xor是集合的对称差。
简单来说就是 节点出现两次消掉。
lca很讨厌,于是再定义
T(v, u) = S(root, v) xor S(root, u)
观察将curV移动到targetV前后T(curV, curU)变化:
T(curV, curU) = S(root, curV) xor S(root, curU)
T(targetV, curU) = S(root, targetV) xor S(root, curU)
取对称差:
T(curV, curU) xor  T(targetV, curU) = (S(root, curV) xor S(root, curU)) xor ( S(root, targetV) xor S(root, curU))
由于对称差的交换律、结合律:
T(curV, curU) xor  T(targetV, curU) = S(root, curV) xor S(root, targetV)
两边同时xor  T(curV, curU):
T(targetV, curU) T(curV, curU) xor  S(root, curV) xor  S(root, targetV)
发现最后两项很爽……哇哈哈
T(targetV, curU) T(curV, curU) xor T (curV,  targetV)
(有公式恐惧症的不要走啊 T_T)
也就是说,更新的时候,xor  T (curV,  targetV)就行了。
即,对curV到targetV路径(除开lca(curV, targetV))上的结点,将它们的存在性取反即可。

——vfk博客

这样就很好处理了,只要把LCA扔出去,考虑剩下的部分,转移一下就可以了。查答案的时候再把LCA那个点反过来,就能统计出答案了。

这样,类比序列上的莫队,我们对树上的询问也可以分块了,时间复杂度同样是O(nsqrt(n))。

BZOJ 3757貌似是同一个题,就贴这个代码吧……COT2没写……SPOJ上怕T……

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
inline int getint()
{
	char c=getchar();
	int con=0;
	while(c<'0'||c>'9') c=getchar();
	while(c>='0'&&c<='9') con=con*10+c-'0',c=getchar();
	return con;
}
const int MAXN=100010;
int n,m,K,lca,u,v,c[MAXN],dfn[MAXN],belongn[MAXN];
int tot,root,dfs_clock,remain;
int head[MAXN],to[MAXN],next[MAXN],cnt;
int anc[MAXN][21],dep[MAXN],Log[MAXN];
int Stack[MAXN],top;
int p[MAXN],ans,con[MAXN];
bool used[MAXN];
struct Query
{
	int u,v,a,b,sub;
	friend bool operator<(const Query &i,const Query &j)
	{
		if(belongn[i.u]==belongn[j.u]) return dfn[i.v]=K)
			{
				tot++;
				for(int i=1;i<=size;i++)
					belongn[Stack[top--]]=tot;
				size=0;
			}
		}
	Stack[++top]=x;
	return size+1;
}
int LCA(int p,int q)
{
	if(dep[p]=0;i--)
		if(d&(1<=0;i--)
		if(anc[p][i]!=anc[q][i]) p=anc[p][i],q=anc[q][i];
	if(p!=q) return anc[p][0];
	else return p;
}
void work(int u,int v,int lca)
{
	while(u!=lca)
	{
		if(!used[u]) {p[c[u]]++,used[u]=true;if(p[c[u]]==1) ans++;}
		else {p[c[u]]--,used[u]=false;if(p[c[u]]==0) ans--;}
		u=anc[u][0];
	}
	while(v!=lca)
	{
		if(!used[v]) {p[c[v]]++,used[v]=true;if(p[c[v]]==1) ans++;}
		else {p[c[v]]--,used[v]=false;if(p[c[v]]==0) ans--;}
		v=anc[v][0];
	}
}
int main()
{
	//freopen("apple.in","r",stdin);
	//freopen("apple.out","w",stdout);
	n=getint(),m=getint();
	K=(int)sqrt(n);
	for(int i=1;i<=n;i++) c[i]=getint();
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		u=getint(),v=getint();
		if(u==0) root=v;
		else if(v==0) root=u;
		else adde(u,v);
	}
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		Q[i].u=getint(),Q[i].v=getint();
		Q[i].a=getint(),Q[i].b=getint();
		Q[i].sub=i;
	}
	remain=DFS(root);
	for(int i=1;i<=remain;i++) belongn[Stack[top--]]=tot;
	sort(Q+1,Q+m+1);
	Log[0]=-1;
	for(int i=1;i<=n;i++) Log[i]=Log[i>>1]+1;
	for(int i=1;i<=Log[n];i++)
		for(int j=1;j<=n;j++)
			anc[j][i]=anc[anc[j][i-1]][i-1];
	work(Q[1].u,Q[1].v,lca=LCA(Q[1].u,Q[1].v));
	if(!used[lca]) {p[c[lca]]++,used[lca]=true;if(p[c[lca]]==1) ans++;}
	else {p[c[lca]]--,used[lca]=false;if(p[c[lca]]==0) ans--;}
	con[Q[1].sub]=ans;
	if(p[Q[1].a]!=0&&p[Q[1].b]!=0) con[Q[1].sub]--;
	if(!used[lca]) {p[c[lca]]++,used[lca]=true;if(p[c[lca]]==1) ans++;}
	else {p[c[lca]]--,used[lca]=false;if(p[c[lca]]==0) ans--;}
	for(int i=2;i<=m;i++)
	{
		work(Q[i-1].u,Q[i].u,LCA(Q[i-1].u,Q[i].u));
		work(Q[i-1].v,Q[i].v,LCA(Q[i-1].v,Q[i].v));
		lca=LCA(Q[i].u,Q[i].v);
		if(!used[lca]) {p[c[lca]]++,used[lca]=true;if(p[c[lca]]==1) ans++;}
		else {p[c[lca]]--,used[lca]=false;if(p[c[lca]]==0) ans--;}
		con[Q[i].sub]=ans;
		if(p[Q[i].a]!=0&&p[Q[i].b]!=0&&Q[i].a!=Q[i].b) con[Q[i].sub]--;
		if(!used[lca]) {p[c[lca]]++,used[lca]=true;if(p[c[lca]]==1) ans++;}
		else {p[c[lca]]--,used[lca]=false;if(p[c[lca]]==0) ans--;}
	}
	for(int i=1;i<=m;i++) printf("%d\n",con[i]);
	return 0;
}
感觉好神啊……vfk的那个方法确实好用,这个算法也好有趣。

(未完待续……)

WC2013 糖果公园 待填坑

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
typedef long long LL;
const int MAXN=300010;
int n,m,u,v,Q,K,Type,C[MAXN],Ctmp[MAXN];
LL V[MAXN],W[MAXN],ans,con[MAXN];
int head[MAXN],to[MAXN],next[MAXN],cnt;
int belongn[MAXN],tot,remain;
int anc[MAXN][20],dep[MAXN],Log[MAXN];
int Stack[MAXN],top;
int Qtot,Ctot,Query_clock=1;
int p[MAXN],lca;
bool used[MAXN];
struct QQ
{
	int x,y,t,id;
	friend bool operator<(const QQ &i,const QQ &j)
	{
		if(belongn[i.x]=K)
			{
				tot++;
				for(int i=1;i<=size;i++) belongn[Stack[top--]]=tot;
				size=0;
			}
		}
	Stack[++top]=x;
	return size+1;
}
int LCA(int p,int q)
{
	if(dep[p]=0;i--)
		if(d&(1<=0;i--)
		if(anc[p][i]!=anc[q][i]) p=anc[p][i],q=anc[q][i];
	if(p!=q) return anc[p][0];
	return p;
}
void Reverse(int x)
{
	if(!used[x]) p[C[x]]++,ans+=V[C[x]]*W[p[C[x]]];
	else ans-=V[C[x]]*W[p[C[x]]],p[C[x]]--;
	used[x]^=1;
}
void ChangeVer(int x,int d)
{
	int pos=Change[x].pos;
	if(d==1)
	{
		if(used[pos]) Reverse(pos),C[pos]=Change[x].y,Reverse(pos);
		else C[pos]=Change[x].y;
	}
	else
	{
		if(used[pos]) Reverse(pos),C[pos]=Change[x].x,Reverse(pos);
		else C[pos]=Change[x].x;
	}
}
void work(int x,int y,int lca)
{
	while(x!=lca) Reverse(x),x=anc[x][0];
	while(y!=lca) Reverse(y),y=anc[y][0];
}
int main()
{
	scanf("%d%d%d",&n,&m,&Q);
	K=(int)pow((double)n,2.0/3);
	for(int i=1;i<=m;i++) scanf("%lld",&V[i]);
	for(int i=1;i<=n;i++) scanf("%lld",&W[i]);
	for(int i=1;i>1]+1;
	for(int i=1;i<=Log[n];i++)
		for(int j=1;j<=n;j++)
			anc[j][i]=anc[anc[j][i-1]][i-1];
	work(Query[1].x,Query[1].y,lca=LCA(Query[1].x,Query[1].y));
	for(int i=1;i=Query[i].t;j--) ChangeVer(j,-1);
		lca=LCA(Query[i].x,Query[i].y);
		Reverse(lca),con[Query[i].id]=ans,Reverse(lca);
	}
	for(int i=1;i<=Qtot;i++) printf("%lld\n",con[i]);
	return 0;
}


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