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  • 树链剖分简单分析及模板(杂谈)

    这几天学习了一下树链剖分,顺便写一下我的理解、

    早上看了一下别人的讲解,云里雾里,终于算是搞懂了、

     

    树链剖分是解决在树上进行插点问线,插线问点等一系列树上的问题

    假如现在给你一棵树,然后没两条边之间有一条权值,有一些操作,1:x---y之间的最大权值是多少,2:改变x---y之间的权值

    当前这样的操作有很多,如果直接用暴力的方法的话肯定不行,那么就要想一个好的方法,我们可以想一下能不能借助线段树解决,能不能想一种方法对树上的边进行编号,然后就变成区间了。那么我们就可以在线段树上进行操作了,树链剖分就是这样的一个算法

     

    当然编号不是简单的随便编号,如果我们进行随便的编号,然后建立一个线段树,如果要更新一个边的权值,是log2(n)的复杂度,而查找的话,我们要枚举x--y的之间的所有的边,假如我们随便以一个点为根节点进行编号,最大的长度是树的直径,这个值本身是比较大的,而在线段树上查找任意一个区间的复杂度也是log2(n),这样查找一次的时间复杂度比直接暴力还要高,所以很明显是不行的。

    那么就要想想办法了,我们能不能把x--y之间的一些边一块儿查找,这就是关于树链剖分的重边和轻边,

    重边:某个节点x到孩子节点形成的子树中节点数最多的点child之间的边,由定义发现除了叶子节点其他节点只有一条重边

    重边是可以放在一块儿更新的,而有

    性质:从根到某一点的路径上轻边、重边的个数都不大于logn。

    所以这样查找的时间复杂度相当于log2(n)

    其实树链剖分就是把边哈希到线段树上的数据结构

    实现的话很简单,用两个dfs处理数数的信息,重边以及轻边,然后就是一些线段树的操作了。

    模板“:以spoj 375 为例

      1 #include <cstdio>
      2 #include <cstring>
      3 #include <vector>
      4 #include <algorithm>
      5 using namespace std;
      6 #define Del(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
      7 const int N = 10005;
      8 
      9 int dep[N],siz[N],fa[N],id[N],son[N],val[N],top[N]; //top 最近的重链父节点
     10 int num;
     11 vector<int> v[N];
     12 struct tree
     13 {
     14     int x,y,val;
     15     void read(){
     16         scanf("%d%d%d",&x,&y,&val);
     17     }
     18 };
     19 tree e[N];
     20 void dfs1(int u, int f, int d) {
     21     dep[u] = d;
     22     siz[u] = 1;
     23     son[u] = 0;
     24     fa[u] = f;
     25     for (int i = 0; i < v[u].size(); i++) {
     26         int ff = v[u][i];
     27         if (ff == f) continue;
     28         dfs1(ff, u, d + 1);
     29         siz[u] += siz[ff];
     30         if (siz[son[u]] < siz[ff])
     31             son[u] = ff;
     32     }
     33 }
     34 void dfs2(int u, int tp) {
     35     top[u] = tp;
     36     id[u] = ++num;
     37     if (son[u]) dfs2(son[u], tp);
     38     for (int i = 0; i < v[u].size(); i++) {
     39         int ff = v[u][i];
     40         if (ff == fa[u] || ff == son[u]) continue;
     41         dfs2(ff, ff);
     42     }
     43 }
     44 #define lson(x) ((x<<1))
     45 #define rson(x) ((x<<1)+1)
     46 struct Tree
     47 {
     48     int l,r,val;
     49 };
     50 Tree tree[4*N];
     51 void pushup(int x) {
     52     tree[x].val = max(tree[lson(x)].val, tree[rson(x)].val);
     53 }
     54 
     55 void build(int l,int r,int v)
     56 {
     57     tree[v].l=l;
     58     tree[v].r=r;
     59     if(l==r)
     60     {
     61         tree[v].val = val[l];
     62         return ;
     63     }
     64     int mid=(l+r)>>1;
     65     build(l,mid,v*2);
     66     build(mid+1,r,v*2+1);
     67     pushup(v);
     68 }
     69 void update(int o,int v,int val)  //log(n)
     70 {
     71     if(tree[o].l==tree[o].r)
     72     {
     73         tree[o].val = val;
     74         return ;
     75     }
     76     int mid = (tree[o].l+tree[o].r)/2;
     77     if(v<=mid)
     78         update(o*2,v,val);
     79     else
     80         update(o*2+1,v,val);
     81     pushup(o);
     82 }
     83 int query(int x,int l, int r)
     84 {
     85     if (tree[x].l >= l && tree[x].r <= r) {
     86         return tree[x].val;
     87     }
     88     int mid = (tree[x].l + tree[x].r) / 2;
     89     int ans = 0;
     90     if (l <= mid) ans = max(ans, query(lson(x),l,r));
     91     if (r > mid) ans = max(ans, query(rson(x),l,r));
     92     return ans;
     93 }
     94 
     95 int Yougth(int u, int v) {
     96     int tp1 = top[u], tp2 = top[v];
     97     int ans = 0;
     98     while (tp1 != tp2) {
     99         //printf("YES
    ");
    100         if (dep[tp1] < dep[tp2]) {
    101             swap(tp1, tp2);
    102             swap(u, v);
    103         }
    104         ans = max(query(1,id[tp1], id[u]), ans);
    105         u = fa[tp1];
    106         tp1 = top[u];
    107     }
    108     if (u == v) return ans;
    109     if (dep[u] > dep[v]) swap(u, v);
    110     ans = max(query(1,id[son[u]], id[v]), ans);
    111     return ans;
    112 }
    113 void Clear(int n)
    114 {
    115     for(int i=1;i<=n;i++)
    116         v[i].clear();
    117 }
    118 int main()
    119 {
    120     //freopen("Input.txt","r",stdin);
    121     int T;
    122     scanf("%d",&T);
    123     while(T--)
    124     {
    125         int n;
    126         scanf("%d",&n);
    127         for(int i=1;i<n;i++)
    128         {
    129             e[i].read();
    130             v[e[i].x].push_back(e[i].y);
    131             v[e[i].y].push_back(e[i].x);
    132         }
    133         num = 0;
    134         dfs1(1,0,1);
    135         dfs2(1,1);
    136         for (int i = 1; i < n; i++) {
    137             if (dep[e[i].x] < dep[e[i].y]) swap(e[i].x, e[i].y);
    138             val[id[e[i].x]] = e[i].val;
    139         }
    140         build(1,num,1);
    141         char s[200];
    142         while(~scanf("%s",&s) && s[0]!='D')
    143         {
    144             int x,y;
    145             scanf("%d%d",&x,&y);
    146             if(s[0]=='Q')
    147                 printf("%d
    ",Yougth(x,y));
    148             if (s[0] == 'C')
    149                 update(1,id[e[x].x],y);
    150         }
    151         Clear(n);
    152     }
    153     return 0;
    154 }
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