CodeForces1051F LCA + Floyd

题意：给定一个10W的无向联通图，和10W的询问，每个询问求任意两点间的距离，限制条件是边数-点数不超过20

一般来说图上任意两点间的距离都会采用Floyd算法直接做，但是这个数据范围显然是不合理的，好在给了我们一个限制条件。

我们先考虑，如果边数是点数N - 1，这就变成了一颗N结点的树，两点间的距离可以用ln的时间复杂度用LCA的算法求出，在本题中加上了20条额外的边，事实上我们单独考虑每个边对于最短路的贡献，也就是原本走lca路线的边走这些边是不是会快一些，

有了这个想法，我们可以将树上的路径看作大路，也就是正常走的路径，加上的额外的边看作通道，对于每一次询问，只要考虑走通道是否能实现更优的路径即可。

所以整体的思路就变成了LCA求正常路径（中途顺手求了一个重心作为根节点），然后floyd预处理通道之间的关系，询问的时候就是40 * 40 * Q的时间复杂度输出。

#include <map>
#include <set>
#include <ctime>
#include <cmath>
#include <queue>
#include <stack>
#include <vector>
#include <string>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <sstream>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
using namespace std;

#define For(i, x, y) for(int i=x;i<=y;i++)  
#define _For(i, x, y) for(int i=x;i>=y;i--)
#define Mem(f, x) memset(f,x,sizeof(f))  
#define Sca(x) scanf("%d", &x)
#define Sca2(x,y) scanf("%d%d",&x,&y)
#define Sca3(x,y,z) scanf("%d%d%d",&x,&y,&z)
#define Scl(x) scanf("%lld",&x);  
#define Pri(x) printf("%d
", x)
#define Prl(x) printf("%lld
",x);  
#define CLR(u) for(int i=0;i<=N;i++)u[i].clear();
#define LL long long
#define ULL unsigned long long  
#define mp make_pair
#define PII pair<int,int>
#define PIL pair<int,long long>
#define PLL pair<long long,long long>
#define pb push_back
#define fi first
#define se second 
inline LL read(){LL now=0;register char c=getchar();for(;!isdigit(c);c=getchar());
for(;isdigit(c);now=now*10+c-'0',c=getchar());return now;}
typedef vector<int> VI;
const double eps = 1e-9;
const int maxn = 1e5 + 10;
const int INF = 0x3f3f3f3f;
const int mod = 1e9 + 7; 
int N,M,K;
int fa[maxn];
struct Edge{
    int to,next;
    LL dis;
}edge[maxn * 2];
struct Edge2{
    int u,v;
    LL w;
    Edge2(int u = 0,int v = 0 ,LL w = 0):u(u),v(v),w(w) {}
}E[maxn];
int head[maxn],tot;
void init(){
    for(int i = 1; i <= N ; i ++){
         fa[i] = i;
         head[i] = -1;
    }
    tot = 0;
}
void add(int u,int v,LL w){
    edge[tot].to = v;
    edge[tot].dis = w;
    edge[tot].next = head[u];
    head[u] = tot++;
}
int find(int p){
    return p == fa[p]?p:fa[p] = find(fa[p]);
}
void Union(int a,int b){
    a = find(a); b = find(b);
    fa[a] = b;
}
int v[maxn],size[maxn],root,ans;
void dfsroot(int x){
    v[x] = 1,size[x] = 1;
    int max_part = 0;
    for(int i = head[x] ; ~i ; i = edge[i].next){
        int y = edge[i].to;
        if(v[y]) continue;
        dfsroot(y);
        size[x] += size[y];
        max_part = max(max_part,size[y]);
    }
    max_part = max(max_part,N - size[x]);
    if(max_part < ans){
        ans = max_part;
        root = x;
    }
}
const int SP = 20;
int pa[maxn][SP],dep[maxn];
LL dis[maxn];
void dfs(int u,int fa){
    pa[u][0] = fa; dep[u] = dep[fa] + 1;
    for(int i = 1; i < SP ; i ++) pa[u][i] = pa[pa[u][i - 1]][i - 1];
    for(int i = head[u]; ~i ;i = edge[i].next){
        int v = edge[i].to;
        if(v == fa) continue;
        dis[v] = dis[u] + edge[i].dis;
        dfs(v,u);
    }
}
int lca(int u,int v){
    if(dep[u] < dep[v]) swap(u,v);
    int t = dep[u] - dep[v];
    for(int i = 0 ; i < SP; i ++) if(t & (1 << i)) u = pa[u][i];
    for(int i = SP - 1; i >= 0 ; i --){
        int uu = pa[u][i],vv = pa[v][i];
        if(uu != vv){
            u = uu; v = vv;
        }
    }
    return u == v?u:pa[u][0];
}
LL DIS(int u,int v){return dis[u] + dis[v] - 2 * dis[lca(u,v)];}
LL D[maxn];
int vis[maxn];
int flag[maxn];
LL MAP[50][50];
LL INIT[maxn][50];
int main()
{
    Sca2(N,M); init();
    int cnt = 0,num = 0;
    for(int i = 1; i <= M ; i ++){
        int u = read(); int v = read(); LL w = read();
        if(find(u) == find(v)){
            E[++cnt] = Edge2(u,v,w);
            if(!vis[u]){flag[++num] = u;vis[u] = num;} 
            if(!vis[v]){flag[++num] = v;vis[v] = num;}
        }else{
            add(u,v,w); add(v,u,w);
            Union(u,v);
        }
    }
    root = 1;ans = INF;
    dfsroot(1); 
    dis[root] = 0; dfs(root,-1);
    for(int i = 1; i <= num ; i ++)
        for(int j = 1; j <= num ; j ++)
            MAP[i][j] = DIS(flag[i],flag[j]);
    for(int i = 1; i <= cnt;i ++) MAP[vis[E[i].v]][vis[E[i].u]] = MAP[vis[E[i].u]][vis[E[i].v]] = min(MAP[vis[E[i].u]][vis[E[i].v]],E[i].w);
    for(int k = 1; k <= num ; k ++)
        for(int i = 1; i <= num ; i ++)
            for(int j = 1; j <= num ; j ++)
                MAP[i][j] = min(MAP[i][j],MAP[i][k] + MAP[k][j]);
    for(int i = 1; i <= N ; i ++)
        for(int j = 1; j <= num; j ++)
            INIT[i][j] = DIS(i,flag[j]);
    int q = read();
    while(q--){
        int u= read();int v = read();
        LL ANS = DIS(u,v);
        for(int i = 1; i <= num; i ++){
            for(int j = 1; j <= num ; j ++){
                ANS = min(ANS,INIT[u][i] + MAP[i][j] + INIT[v][j]);
            }
        }
        Prl(ANS); 
    }
    #ifdef VSCode
    system("pause");
    #endif
    return 0;
}