LCA:倍增与tarjan

学了好久（一两个星期）都没彻底搞懂的lca，今天总算理解了。就来和大家分享下我自己的心得

首先，如果你还不懂什么是lca，出门左转自行百度

首先讲倍增

倍增的思想很简单，首先进行预处理，用一个深搜将每个点的深度和它向上跳一步到达的点（也就是它的父节点）处理出来，然后用下列递推式

f[i][j]=f[f[i][j-1]][j-1]

求出该点跳2^j步所到达的点。这里解释一下，为什么是f[f[i][]j-1][j-1]？因为倍增每次都是跳的2的整数次幂步，而2^j=2^(j-1)+2^(j-1);这样就不难理解了。

然后，对于每两个询问的点，只需要先找出那个点的深度更深，就将它跳跃到与另一个点深度相同，如果此时两个点相同，那么这个点就是最近公共祖先;如果不相同，两个点就一起跳，直找到最近公共祖先为止。

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上代码：

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<cstdlib>
#include<algorithm>
#define N 500005
using namespace std;
int n,m,s,d[N],f[N][20],head[N];
struct Edge{
int from,to,next;
}edge[N*2];
inline int read()
{
    char ch=getchar();int num=0;
    if(ch<'0'||ch>'9')ch=getchar();
    while(ch>='0'&&ch<='9')
    {num=num*10+ch-'0';
    ch=getchar();}
    return num;
}
int anum=1;
void add(int x,int y)
{edge[anum].to=y;
edge[anum].next=head[x];
head[x]=anum++;}
void dfs(int u)
{
    for(int i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next)
    {
        int ne=edge[i].to;
        if(d[ne]==0)
        {d[ne]=d[u]+1;
        f[ne][0]=u;
        dfs(ne);}
    }
}
void init()
{
    for(int i=1;i<=19;i++)
    {
        for(int j=1;j<=n;j++)
        {f[j][i]=f[f[j][i-1]][i-1];}
    }
}
int lca(int a,int b)
{
    if(d[a]<d[b]) swap(a,b);
    for(int i=19;i>=0;i--)
    {if(d[f[a][i]]>=d[b])
    a=f[a][i];}
    if(a==b) return a;
    for(int i=19;i>=0;i--)
    if(f[a][i]!=f[b][i])
    a=f[a][i],b=f[b][i];
    return f[a][0];
}
int main()
{
    memset(head,-1,sizeof(head));
    n=read();m=read();s=read();
    for(int i=1;i<n;i++)
    {int x,y;
    x=read();y=read();
    add(x,y);add(y,x);}
    d[s]=1;
    dfs(s);init();
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {int a,b;
    a=read();b=read();
    printf("%d
",lca(a,b));}
    return 0;
}

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关于tarjan，具体思想我在另外一篇博客中已经讲过了，这里就只放代码，思路请转：这里

下面是代码：

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<cstdlib>
#define N 500005
#define M 1000001
using namespace std;
int n,m,s,cnt1,cnt2;
int dad[N],ans[N];
bool used[N];
struct edge{
int v,num,next;
}e1[M],e2[M];
struct road{
int head;
}v1[N],v2[N];
void before()
{
    memset(v1,-1,sizeof(v1));
    memset(v2,-1,sizeof(v2));
    memset(used,false,sizeof(used));
    memset(dad,-1,sizeof(dad));
}
int find(int x)
{
    return dad[x]==-1?x:dad[x]=find(dad[x]);
}
void together(int x,int y)
{
    int f1=find(x);
    int f2=find(y);
    if(f1!=f2)
    dad[y]=x;
}
void v1add(int x,int y)
{
    e1[cnt1].v=y;
    e1[cnt1].next=v1[x].head;
    v1[x].head=cnt1++;
}
void v2add(int x,int y,int z)
{
    e2[cnt2].v=y;
    e2[cnt2].num=z;
    e2[cnt2].next=v2[x].head;
    v2[x].head=cnt2++;
}
void tarjan(int u)
{
    used[u]=true;
    for(int i=v1[u].head;i!=-1;i=e1[i].next)
    {
        int v=e1[i].v;
        if(used[v]) continue;
        tarjan(v);
        together(u,v);
    }
    int sum;
    for(int i=v2[u].head;i!=-1;i=e2[i].next)
    {
        int v=e2[i].v;
        sum=e2[i].num;
        if(used[v])
        ans[sum]=find(v);
    }
}
int main()
{
    int u,v;
    scanf("%d%d%d",&n,&m,&s);
    before();
    int nn=n;
    nn--;
    while(nn--)
    {
    scanf("%d%d",&u,&v);
    v1add(v,u);v1add(u,v);
    }
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
    scanf("%d%d",&u,&v);
    v2add(u,v,i);v2add(v,u,i);
    }
    tarjan(s);
    for(int i=1;i<=m;i++)
    printf("%d
",ans[i]);
    return 0;
}