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【XSY3633】匹配(树形 DP,树链剖分,分治)

时间:2022-10-30 12:58:36浏览次数:58  
标签:sz ch const 剖分 ll 树链 XSY3633 data DP

考虑最普通的 DP:设 \(f_{u,i,0/1}\) 表示 \(u\) 子树内恰好包含 \(i\) 条边的最大权匹配,其中 \(u\) 有无被匹配。

这是个树上背包,暴力 DP 是 \(O(n^2)\) 的。

可以发现 \(f_{u,i,j}\) 关于 \(i\) 是一个凸函数(从费用流的角度分析),这告诉我们合并两棵子树的 DP 数组的时候(\(h_i=\max_j (f_j+g_{i-j})\))可以用决策单调性做到 \(O(sz_a+sz_b)\),而原来是 \(O(sz_a\cdot sz_b)\)。

本来想着把决策单调性合并过程再一步优化成 \(O(sz_b\log sz_a)\)(每次二分 \(a\) 指针移动的长度)然后用树剖优化,但发现并没有什么用,因为合并完之后还是要 \(O(sz_a+sz_b)\) 实现 \(f_{u,i,0}\) 和 \(f_{u,i,1}\) 按位取 \(\max\)。

还有一个原因,DP 数组的状态数已经是 \(O(n^2)\) 级别的了(

题解给出的是一种很神奇的做法:先树剖,但不是用平常的继承重儿子信息的优化方法(这个我们刚刚已经讨论出并不能降低复杂度了),而是考虑先把一条重链上的所有点的轻儿子的 DP 数组算出来,再对于每个点用分治把轻儿子的 DP 数组合并起来, 再分治把重链上的每个点的 DP 数组合并起来得到链顶的 DP 数组。

相当于我们只求出了每个链顶的 DP 数组。每条链处理的时间复杂度为 \(O(sz\log sz)\),其中 \(sz\) 为链顶的子树大小。总时间复杂度为 \(O(n\log^2n)\)。

#include<bits/stdc++.h>

#define N 100010
#define ll long long
#define LNF 1000000000000000000ll

using namespace std;

inline int read()
{
	int x=0,f=1;
	char ch=getchar();
	while(ch<'0'||ch>'9')
	{
		if(ch=='-') f=-1;
		ch=getchar();
	}
	while(ch>='0'&&ch<='9')
	{
		x=(x<<1)+(x<<3)+(ch^'0');
		ch=getchar();
	}
	return x*f;
}

typedef vector<ll> data;

ll add(ll a,ll b)
{
	if(a==-LNF||b==-LNF) return -LNF;
	return a+b;
}

data merge(const data &a,const data &b)
{
	if(a.empty()||b.empty()) return data();
	const int sa=a.size(),sb=b.size();
	data c(sa+sb-1);
	int i=0,j=0;
	while(i<sa&&a[i]==-LNF) i++;
	while(j<sb&&b[j]==-LNF) j++;
	if(i==sa||j==sb) i=sa,j=sb;
	for(int s=0;s<i+j;s++) c[s]=-LNF;
	if(i+j<sa+sb-1) c[i+j]=a[i]+b[j];
	for(int s=i+j+1;s<sa+sb-1;s++)
	{
		const ll v1=(i+1<sa?a[i+1]+b[j]:-LNF-1);
		const ll v2=(j+1<sb?a[i]+b[j+1]:-LNF-1);
		(v1>v2?i:j)++,c[s]=a[i]+b[j];
	}
	return c;
}

data max(const data &a,const data &b)
{
	data c=a;
	if(b.size()>a.size()) c.resize(b.size(),-LNF);
	for(int i=0;i<(int)b.size();i++) c[i]=max(c[i],b[i]);
	return c;
}

data add(const data &a,int w)
{
	if(a.empty()) return data();
	data c(a.size()+1);
	c[0]=-LNF;
	for(int i=0;i<(int)a.size();i++) c[i+1]=add(a[i],w);
	return c;
}

int n;
int cnt,head[N],nxt[N<<1],to[N<<1],w[N<<1];
int size[N],fa[N],son[N],from[N];

data f[N][2],g[N][2];//f : top of chain, g : sum of light son

void adde(int u,int v,int wi)
{
	to[++cnt]=v;
	w[cnt]=wi;
	nxt[cnt]=head[u];
	head[u]=cnt;
}

void dfs(int u)
{
	size[u]=1;
	for(int i=head[u];i;i=nxt[i])
	{
		int v=to[i];
		if(v==fa[u]) continue;
		fa[v]=u,from[v]=w[i];
		dfs(v);
		size[u]+=size[v];
		if(size[v]>size[son[u]]) son[u]=v;
	}
}

namespace solve1
{
	vector<int> p;
	data dp[N<<2][2];
	void solve(int k,int l,int r)
	{
		if(l==r)
		{
			dp[k][0]=max(f[p[l]][0],f[p[l]][1]);
			dp[k][1]=add(f[p[l]][0],from[p[l]]);
			return;
		}
		int mid=(l+r)>>1,lc=k<<1,rc=k<<1|1;
		solve(lc,l,mid),solve(rc,mid+1,r);
		dp[k][0]=merge(dp[lc][0],dp[rc][0]);
		dp[k][1]=max(merge(dp[lc][0],dp[rc][1]),merge(dp[lc][1],dp[rc][0]));
	}
	void solve(data *g)
	{
		if(p.empty())
		{
			g[0].resize(1,0);
			g[1].clear();
			return;
		}
		solve(1,0,(int)p.size()-1);
		g[0]=solve1::dp[1][0];
		g[1]=solve1::dp[1][1];
	}
}

namespace solve2
{
	vector<int> p;
	data dp[N<<2][2][2];
	void solve(int k,int l,int r)
	{
		if(l==r)
		{
			dp[k][0][1].clear(),dp[k][1][0].clear();
			dp[k][0][0]=g[p[l]][0],dp[k][1][1]=g[p[l]][1];
			return;
		}
		int mid=(l+r)>>1,lc=k<<1,rc=k<<1|1;
		solve(lc,l,mid),solve(rc,mid+1,r);
		for(int o1=0;o1<2;o1++)
		{
			for(int o4=0;o4<2;o4++)
			{
				if((!o1&&l==mid)||(!o4&&mid+1==r)) dp[k][o1][o4].clear();
				else dp[k][o1][o4]=add(merge(dp[lc][(l!=mid)?o1:0][0],dp[rc][0][(mid+1!=r)?o4:0]),from[p[mid]]);
				for(int o2=0;o2<2;o2++)
					for(int o3=0;o3<2;o3++)
						dp[k][o1][o4]=max(dp[k][o1][o4],merge(dp[lc][o1][o2],dp[rc][o3][o4]));
			}
		}
	}
	void solve(data *f)
	{
		solve(1,0,(int)p.size()-1);
		f[0]=max(dp[1][0][0],dp[1][1][0]);
		f[1]=max(dp[1][0][1],dp[1][1][1]);
	}
}

void dfs1(int u,int tp)
{
	for(int i=head[u];i;i=nxt[i])
	{
		int v=to[i];
		if(v==fa[u]||v==son[u]) continue;
		dfs1(v,v);
	}
	solve1::p.clear();
	for(int i=head[u];i;i=nxt[i])
		if(to[i]!=fa[u]&&to[i]!=son[u]) solve1::p.push_back(to[i]);
	solve1::solve(g[u]);
	if(son[u]) dfs1(son[u],tp);
	else
	{
		solve2::p.clear();
		int now=u;
		while(1)
		{
			solve2::p.push_back(now);
			if(now==tp) break;
			now=fa[now];
		}
		solve2::solve(f[tp]);
	}
}

int main()
{
//	freopen("match4.in","r",stdin);
//	freopen("match4_my.out","w",stdout);
	n=read();
	for(int i=1;i<n;i++)
	{
		int u=read(),v=read(),w=read();
		adde(u,v,w),adde(v,u,w);
	}
	dfs(1),dfs1(1,1);
	for(int k=1;k<=(n>>1);k++)
	{
		const ll v1=(k<(int)f[1][0].size()?f[1][0][k]:-LNF);
		const ll v2=(k<(int)f[1][1].size()?f[1][1][k]:-LNF);
		if(max(v1,v2)==-LNF) puts("No");
		else printf("%lld\n",max(v1,v2));
	}
	return 0;
}

标签:sz,ch,const,剖分,ll,树链,XSY3633,data,DP
From: https://www.cnblogs.com/ez-lcw/p/16841022.html

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