1172. 祖孙询问(LCA倍增法)

1172. 祖孙询问 - AcWing题库

给定一棵包含 n 个节点的有根无向树,节点编号互不相同,但不一定是 1∼n。

有 m 个询问,每个询问给出了一对节点的编号 x 和 y,询问 x 与 y 的祖孙关系。

输入格式

输入第一行包括一个整数 表示节点个数;

接下来 n 行每行一对整数 a 和 b,表示 a 和 b 之间有一条无向边。如果 b 是 −1,那么 a 就是树的根;

第 n+2 行是一个整数 m 表示询问个数;

接下来 m 行,每行两个不同的正整数 x 和 y,表示一个询问。

输出格式

对于每一个询问,若 x 是 y 的祖先则输出 1,若 y 是 x 的祖先则输出 2,否则输出 0。

数据范围

1≤n,m≤4×104
1≤每个节点的编号≤4×104

输入样例:
10
234 -1
12 234
13 234
14 234
15 234
16 234
17 234
18 234
19 234
233 19
5
234 233
233 12
233 13
233 15
233 19
输出样例:
1
0
0
0
2

解析: 

(2)倍增

fa[i,j]表示从i开始,向上走2^j步所能走到的节点。0<=j<=logn,depth[i]表示深度

步骤:

规定depth[0]=0;

[1]先将两个点跳到同一层

[2]让两个点同时往上跳,一直跳到它们的最近公共祖先的下一层。

预处理O(nlogn)

查询O(logn)

#include
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#include
#include
#include
#include
using namespace std;
typedef long long LL;
const int N = 4e4 + 5, M = N * 2 + 5;
int n, m;
int h[N], e[M], ne[M], idx;
int depth[N], fa[N][16];
int q[N];

void add(int a, int b) {
	e[idx] = b, ne[idx] = h[a], h[a] = idx++;
}

void dfs(int root) {
	memset(depth, 0x3f, sizeof depth);
	depth[0] = 0;
	depth[root] = 1;
	int hh = 0, tt = 0;
	q[tt++] = root;
	while (hh != tt) {
		int t = q[hh++];
		if (hh == N)hh = 0;
		for (int i = h[t]; i != -1; i = ne[i]) {
			int j = e[i];
			if (depth[j] > depth[t] + 1) {
				depth[j] = depth[t] + 1;
				q[tt++] = j;
				if (tt == N)tt = 0;
				fa[j][0] = t;
				for (int i = 1; i <= 15; i++) {
					fa[j][i] = fa[fa[j][i - 1]][i - 1];
				}
			}
		}
	}
}

int lca(int a,int b) {
	if (depth[a] < depth[b])swap(a, b);
	for (int i = 15; i >= 0; i--) {
		if (depth[fa[a][i]] >= depth[b]) {
			a = fa[a][i];
		}
	}
	if (a == b)return a;
	for (int i = 15; i >= 0; i--) {
		if (fa[a][i] != fa[b][i]) {
			a = fa[a][i];
			b = fa[b][i];
		}
	}
	return fa[a][0];
}

int main() {
	cin >> n;
	int root;
	memset(h, -1, sizeof h);
	for (int i = 1,a,b; i <= n; i++) {
		scanf("%d%d", &a, &b);
		if (b == -1)root = a;
		else add(a, b), add(b, a);
	}
	dfs(root);
	cin >> m;
	for (int i = 1,a,b; i <= m; i++) {
		scanf("%d%d", &a, &b);
		int p = lca(a, b);
		if (p == a)printf("1\n");
		else if (p == b)printf("2\n");
		else printf("0\n");
	}
	return 0;
}

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