POJ 1986(LCA and RMQ)

题意：给定一棵树，求任意两点之间的距离。

思路：由于树的特殊性，所以任意两点之间的路径是唯一的。u到v的距离等于dis(u) + dis(v) - 2 * dis(lca(u, v)); 其中dis(u)表示u到根节点的距离。

RMQ求LCA，过程如下，摘自http://dongxicheng.org/structure/lca-rmq/

在线算法DFS+ST描述(思想是：将树看成一个无向图，u和v的公共祖先一定在u与v之间的最短路径上)：

（1）DFS：从树T的根开始，进行深度优先遍历（将树T看成一个无向图），并记录下每次到达的顶点。第一个的结点是root(T)，每经过一条边都记录它的端点。由于每条边恰好经过2次，因此一共记录了2n-1个结点，用E[1, ... , 2n-1]来表示。

（2）计算R：用R[i]表示E数组中第一个值为i的元素下标，即如果R[u] < R[v]时，DFS访问的顺序是E[R[u], R[u]+1, …, R[v]]。虽然其中包含u的后代，但深度最小的还是u与v的公共祖先。

（3）RMQ：当R[u] ≥ R[v]时，LCA[T, u, v] = RMQ(L, R[v], R[u])；否则LCA[T, u, v] = RMQ(L, R[u], R[v])，计算RMQ。

由于RMQ中使用的ST算法是在线算法，所以这个算法也是在线算法。

代码如下(LCA模板)：

//LCA algorithm templet
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include <cstdlib>
#include <algorithm>

using namespace std;
typedef long long ll;
const int maxn = 40010;
int tot, head[maxn];
struct Edge {
    int to, next;
    int w;
}edge[maxn<<1];//edge
int Euler[maxn<<1];//Euler sequence
int R[maxn];//the R one visit 
int dep[maxn<<1];//depth
int dis[maxn<<1];//dis[i] represent the distance between i and root 

int cnt;//the counter
void init()
{
    tot = 0;
    cnt = 0;
    memset(head, -1, sizeof(head));
    memset(R, 0, sizeof(R));
    memset(dis, 0, sizeof(dis));
}
void addedge(int u, int v, int w)
{
    edge[tot].to = v;
    edge[tot].w = w;
    edge[tot].next = head[u];
    head[u] = tot++;
}
void dfs(int u, int fa, int depth, int dist)
{
    Euler[++cnt] = u;
    dis[cnt] = dist;
    dep[cnt] = depth;
    R[u] = cnt;
    for (int i = head[u]; i != -1; i = edge[i].next)
    {
        int v = edge[i].to;
        if (v == fa) continue;
        dfs(v, u, depth + 1, dist + edge[i].w);
        Euler[++cnt] = u;
        dis[cnt] = dist;
        dep[cnt] = depth;
    }
}
int Rmin[maxn * 2][32];//Rmin represent the number(order number) of node
void RMQ(int n)
{
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        Rmin[i][0] = i;//initalization
    int k = (int)log2(n);
    for (int j = 1; j <= k; j++)
    {
        for (int i = 1; i + (1 << j) - 1 <= n; i++)//按照dep来找最小值
            Rmin[i][j] = dep[Rmin[i][j - 1]] < dep[Rmin[i + (1 << (j - 1))][j - 1]] ? Rmin[i][j - 1] : Rmin[i + (1 << (j - 1))][j - 1];
    }
}
//找到u和v的距离
int query(int u, int v)
{
    int l = R[u], r = R[v];
    if (l > r) swap(l, r);
    int k = (int)log2(r - l + 1);
    int tmp = dep[Rmin[l][k]] < dep[Rmin[r - (1 << k) + 1][k]] ? Rmin[l][k] : Rmin[r - (1 << k) + 1][k];
    //return Euler[tmp];//这里是返回u和v的公共祖先
    return dis[l] + dis[r] - 2 * dis[tmp];//这里返回距离
}
int main()
{
    int n, tmp;
    while (~scanf("%d %d", &n, &tmp))
    {
        init();
        int u, v, w;
        for (int i = 1; i < n; i++)
        {
            scanf("%d %d %d %*s", &u, &v, &w);
            addedge(u, v, w);
            addedge(v, u, w);
        }
        dfs(1, 0, 1, 0);
        RMQ(cnt);
        int Q;
        scanf("%d", &Q);
        while (Q--)
        {
            scanf("%d %d", &u, &v);
            printf("%d
", query(u, v));
        }
    }
    return 0;
}