概述
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轻重链剖分通过将树剖分为若干条重链和它们之间相连的轻边,将树上路径问题转化成序列问题。
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具体来讲,有很多树上路径问题本质上是把序列上的问题搬到了树上,此时我们可以进行轻重链剖分(后简记为轻重剖或重剖),将树上路径拆分为多条重链头尾相接,并通过能快速维护重链信息的数据结构来求解。
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重剖方式如下:
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定义重儿子为所有儿子中 \(siz\) 最大的一个。
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规定到重儿子的边为重边,其余为轻边,称连续的重边构成的链为重链。
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实际实现中一般还没完。将重儿子换到最前面,把树拍扁成 dfn 序,对其建立线段树,于是重链总是连续的一段,子树也总是连续的一段。
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重剖的优越性在于树上任意点到根的路径上至多有 \(O(\log)\) 条重链,这也代表着只会有 \(O(\log)\) 条轻边。证明如下:
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由重儿子 \(siz\) 最大,每次走轻边(记为从 \(now\) 到 \(fa\))时至少和一个不比 \(now\) 轻的节点共子树了。
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故每走一次轻边,所在子树的 \(siz\) 至少翻倍,至多翻倍 \(O(\log)\) 次。这和启发式合并的复杂度证明有异曲同工之妙,我有时也称重剖的剖分方式为“启发式分裂”。
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p.s.重剖也可以用来求 lca,毕竟求树上路径的形式就是一个找 lca 的过程,但这么做未免太小题大做。
例题
P3384 【模板】重链剖分/树链剖分
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题意:路径加,路径求和,子树加,子树求和。
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即板子,由 dfn 序上重链和子树的连续性,易解。
P1505 [国家集训队] 旅游
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题意略。大概算是树剖板子的集大成者。
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首先对于树上边权问题,我们的一般处理方法是边权下放,即构建外向树然后把信息存在终点上。不能建对偶图,因为那很可能不是树。
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然后比较有趣的操作就是取相反数,注意细节别写挂就好,显然还可以支持路径加、子树加、子树和、子树最值等等,但那样的话实现起来就更恶心了。
P2486 [SDOI2011] 染色
- 题意略。利用类似最大子段和的方式维护即可。
P2680 [NOIP2015 提高组] 运输计划
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题意略。
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不妨预处理出所有路径的长度,然后二分答案。
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对每条路径,如果其过长,则对路径上的边 \(+1\)。
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最后检验是否存在一条边,使得其的覆盖次数恰为不合法路径条数,且将其改为 \(0\) 权边后最长的不合法路径也合法了即可。
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鉴于树剖多一只 \(\log\),考虑 lca+树上差分实现。