樹鏈剖分詳解及模板
阿新 • • 發佈:2019-02-02
這幾天學習了一下樹鏈剖分,順便寫一下我的理解、
早上看了一下別人的講解,雲裡霧裡,終於算是搞懂了、
樹鏈剖分是解決在樹上進行插點問線,插線問點等一系列樹上的問題
假如現在給你一棵樹,然後沒兩條邊之間有一條權值,有一些操作,1:x---y之間的最大權值是多少,2:改變x---y之間的權值
當前這樣的操作有很多,如果直接用暴力的方法的話肯定不行,那麼就要想一個好的方法,我們可以想一下能不能借助線段樹解決,能不能想一種方法對樹上的邊進行編號,然後就變成區間了。那麼我們就可以線上段樹上進行操作了,樹鏈剖分就是這樣的一個演算法。
當然編號不是簡單的隨便編號,如果我們進行隨便的編號,然後建立一個線段樹,如果要更新一個邊的權值,是log2(n)的複雜度,而查詢的話,我們要列舉x--y的之間的所有的邊,假如我們隨便以一個點為根節點進行編號,最大的長度是樹的直徑,這個值本身是比較大的,而線上段樹上查詢任意一個區間的複雜度也是log2(n),這樣查詢一次的時間複雜度比直接暴力還要高,所以很明顯是不行的。
那麼就要想想辦法了,我們能不能把x--y之間的一些邊一塊兒查詢,這就是關於樹鏈剖分的重邊和輕邊,
重邊:某個節點x到孩子節點形成的子樹中節點數最多的點child之間的邊,由定義發現除了葉子節點其他節點只有一條重邊
重邊是可以放在一塊兒更新的,而有
性質:從根到某一點的路徑上輕邊、重邊的個數都不大於logn。
所以這樣查詢的時間複雜度相當於log2(n)
其實樹鏈剖分就是把邊雜湊到線段樹上的資料結構。
實現的話很簡單,用兩個dfs處理數數的資訊,重邊以及輕邊,然後就是一些線段樹的操作了。
模板“:以spoj 375 為例
#include <cstdio> #include <cstring> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; #define Del(a,b) memset(a,b,sizeof(a)) const int N = 10005; int dep[N],siz[N],fa[N],id[N],son[N],val[N],top[N]; //top 最近的重鏈父節點 int num; vector<int> v[N]; struct tree { int x,y,val; void read(){ scanf("%d%d%d",&x,&y,&val); } }; tree e[N]; void dfs1(int u, int f, int d) { dep[u] = d; siz[u] = 1; son[u] = 0; fa[u] = f; for (int i = 0; i < v[u].size(); i++) { int ff = v[u][i]; if (ff == f) continue; dfs1(ff, u, d + 1); siz[u] += siz[ff]; if (siz[son[u]] < siz[ff]) son[u] = ff; } } void dfs2(int u, int tp) { top[u] = tp; id[u] = ++num; if (son[u]) dfs2(son[u], tp); for (int i = 0; i < v[u].size(); i++) { int ff = v[u][i]; if (ff == fa[u] || ff == son[u]) continue; dfs2(ff, ff); } } #define lson(x) ((x<<1)) #define rson(x) ((x<<1)+1) struct Tree { int l,r,val; }; Tree tree[4*N]; void pushup(int x) { tree[x].val = max(tree[lson(x)].val, tree[rson(x)].val); } void build(int l,int r,int v) { tree[v].l=l; tree[v].r=r; if(l==r) { tree[v].val = val[l]; return ; } int mid=(l+r)>>1; build(l,mid,v*2); build(mid+1,r,v*2+1); pushup(v); } void update(int o,int v,int val) //log(n) { if(tree[o].l==tree[o].r) { tree[o].val = val; return ; } int mid = (tree[o].l+tree[o].r)/2; if(v<=mid) update(o*2,v,val); else update(o*2+1,v,val); pushup(o); } int query(int x,int l, int r) { if (tree[x].l >= l && tree[x].r <= r) { return tree[x].val; } int mid = (tree[x].l + tree[x].r) / 2; int ans = 0; if (l <= mid) ans = max(ans, query(lson(x),l,r)); if (r > mid) ans = max(ans, query(rson(x),l,r)); return ans; } int Yougth(int u, int v) { int tp1 = top[u], tp2 = top[v]; int ans = 0; while (tp1 != tp2) { //printf("YES\n"); if (dep[tp1] < dep[tp2]) { swap(tp1, tp2); swap(u, v); } ans = max(query(1,id[tp1], id[u]), ans); u = fa[tp1]; tp1 = top[u]; } if (u == v) return ans; if (dep[u] > dep[v]) swap(u, v); ans = max(query(1,id[son[u]], id[v]), ans); return ans; } void Clear(int n) { for(int i=1;i<=n;i++) v[i].clear(); } int main() { //freopen("Input.txt","r",stdin); int T; scanf("%d",&T); while(T--) { int n; scanf("%d",&n); for(int i=1;i<n;i++) { e[i].read(); v[e[i].x].push_back(e[i].y); v[e[i].y].push_back(e[i].x); } num = 0; dfs1(1,0,1); dfs2(1,1); for (int i = 1; i < n; i++) { if (dep[e[i].x] < dep[e[i].y]) swap(e[i].x, e[i].y); val[id[e[i].x]] = e[i].val; } build(1,num,1); char s[200]; while(~scanf("%s",&s) && s[0]!='D') { int x,y; scanf("%d%d",&x,&y); if(s[0]=='Q') printf("%d\n",Yougth(x,y)); if (s[0] == 'C') update(1,id[e[x].x],y); } Clear(n); } return 0; }