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P4211 LCA 题解

时间:2024-04-12 17:35:58浏览次数:9  
标签:int 题解 sum i64 dep dfn P4211 LCA top

前置知识:树剖、差分

题意

给定一个 \(n\) 个节点的有根树树,根为 \(1\)。有 \(m\) 个询问,每个询问给定 \(l, r, z\),求 \(\sum\limits_{i = l}^r dep[\textrm{LCA}(i, z)]\)。其中 \(dep[x]\) 表示 \(x\) 的深度,有 \(dep[1] = 1\)。

题解

式子中的 \(dep\) 不太好算,考虑转化成形式化的式子。对于单个询问 \((l, r, z)\),假设 \(a_1, a_2, \cdots, a_k\) 表示 \(1 \to z\) 路径上的点编号,显然有 \(dep[a_i] = i\);再假设 \(S_x(l, r)\) 表示 \(x\) 子树内编号在 \([l, r]\) 中的点数量,那么:

\[\begin{aligned} &\sum\limits_{i = l}^r dep[\textrm{LCA}(i, z)]\\ =& k \times S_{a_k}(l, r) + \sum\limits_{i = 1}^{k - 1} i \times (S_{a_i}(l, r) - S_{a_{i + 1}}(l, r)) \\ \end{aligned} \]

将每个 \(S_{a_i}(l, r)\) 的系数化简一下,得到:

\[\begin{aligned} &k \times S_{a_k}(l, r) + \sum\limits_{i = 1}^{k - 1} i \times (S_{a_i}(l, r) - S_{a_{i + 1}}(l, r)) \\ =&\sum\limits_{i = 1}^k S_{a_i}(l, r) \end{aligned} \]

这个式子不太能直接做,差分一下,得到:

\[\begin{aligned} &\sum\limits_{i = 1}^k S_{a_i}(l, r)\\ =&\sum\limits_{i = 1}^k \left(S_{a_i}(1, r) - S_{a_i}(1, l - 1)\right) \end{aligned} \]

接着考虑计算一个前缀的答案,将询问离线下来,然后从 \(1\) 到 \(n\) 一个一个插入。对于 \(i\),可以发现 \(i\) 的出现只会对 \(1 \to i\) 这条链上的点的 \(S\) 产生影响,所以直接链加。而查询的时候,直接查询链和即可。这两个东西可以树剖做。复杂度 \(O(n \log^2 n)\)。

code:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
using i64 = long long;
const int N = 5E4 + 5;
int n, m, son[N], tot, dfn[N], sz[N], top[N], yf[N], dep[N], wt[N];
i64 Ans[N];
vector <tuple <int, int, int>> v[N];
vector <int> G[N];
void dfs1(int x, int fa) {
  sz[x] = 1; pair <int, int> mx = make_pair(0, 0);
  for (auto v : G[x]) {
    if (v == fa) continue;
    dep[v] = dep[x] + 1; yf[v] = x;
    dfs1(v, x);
    sz[x] += sz[v];
    mx = max(mx, make_pair(sz[v], v));
  } son[x] = mx.second;
}
void dfs2(int x, int topf) {
  wt[dfn[x] = ++tot] = x; top[x] = topf;
  if (!son[x]) return ;
  dfs2(son[x], topf);
  for (auto v : G[x]) {
    if (v == yf[x] || v == son[x]) continue ;
    dfs2(v, v);
  }
}
struct segt {
  struct node {
    int l, r;
    i64 sum, tag;
  } t[N << 2];
  int lson(int x) {return x << 1;}
  int rson(int x) {return x << 1 | 1;}
  void pushup(int x) {t[x].sum = t[lson(x)].sum + t[rson(x)].sum;}
  void build(int x, int l, int r) {
    t[x].l = l; t[x].r = r; t[x].tag = t[x].sum = 0;
    if (l == r) return ;
    int mid = (l + r) >> 1;
    build(lson(x), l, mid); 
    build(rson(x), mid + 1, r);
    pushup(x);  
  }
  void upd(int x, i64 val) {t[x].tag += val; t[x].sum += val * (t[x].r - t[x].l + 1);}
  void pushdown(int x) {
    upd(lson(x), t[x].tag); upd(rson(x), t[x].tag);
    t[x].tag = 0;
  }
  void update(int x, int L, int R) {
    if (t[x].l >= L && t[x].r <= R) return upd(x, 1);
    int mid = (t[x].l + t[x].r) >> 1; pushdown(x);
    if (L <= mid) update(lson(x), L, R);
    if (R > mid) update(rson(x), L, R);
    pushup(x);
  }
  i64 query(int x, int L, int R) {
    if (t[x].l >= L && t[x].r <= R) return t[x].sum;
    int mid = (t[x].l + t[x].r) >> 1; i64 res = 0; pushdown(x);
    if (L <= mid) res += query(lson(x), L, R);
    if (R > mid) res += query(rson(x), L, R);
    return res;
  }
} t;
void update(int x) {
  while (top[x] != 1) {
    t.update(1, dfn[top[x]], dfn[x]);
    x = yf[top[x]];
  }
  t.update(1, 1, dfn[x]);
}
i64 query(int x) {
  i64 res = 0;
  while (top[x] != 1) {
    res += t.query(1, dfn[top[x]], dfn[x]);
    x = yf[top[x]];
  } return res + t.query(1, 1, dfn[x]);
}
signed main(void) {
  ios :: sync_with_stdio(false);
  cin.tie(0); cout.tie(0);
  cin >> n >> m;
  for (int i = 2; i <= n; ++i) {
    int p; cin >> p; ++p;
    G[i].emplace_back(p);
    G[p].emplace_back(i);
  } dep[1] = 1;
  dfs1(1, 0); dfs2(1, 1); t.build(1, 1, n);
  for (int i = 1; i <= m; ++i) {
    int l, r, z; cin >> l >> r >> z;
    ++z; ++l, ++r;
    v[r].emplace_back(1, i, z);
    v[l - 1].emplace_back(-1, i, z);
  }
  for (int i = 1; i <= n; ++i) {
    update(i);
    for (auto [val, id, x] : v[i]) 
      Ans[id] += val * query(x);
  }
  for (int i = 1; i <= m; ++i) 
    cout << Ans[i] % 201314 << '\n';
  return 0;
}

标签:int,题解,sum,i64,dep,dfn,P4211,LCA,top
From: https://www.cnblogs.com/CTHOOH/p/18090205

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