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  • 【刷题】洛谷 P3676 小清新数据结构题

    题目背景

    本题时限2s,内存限制256M

    题目描述

    在很久很久以前,有一棵n个点的树,每个点有一个点权。

    现在有q次操作,每次操作是修改一个点的点权或指定一个点,询问以这个点为根时每棵子树点权和的平方和。

    (题目不是很好懂,没看太懂的可以看看样例解释)

    输入输出格式

    输入格式:

    第一行两个整数n、q。

    接下来n-1行每行两个整数a和b,表示树中a与b之间有一条边,保证给出的边不会重复。

    接下来一行n个整数,第i个整数表示第i个点的点权。

    接下来q行每行两或三个数,如果第一个数为1,那么接下来有两个数x和y,表示将第x个点的点权修改为y,如果第一个数为2,那么接下来有一个数x,表示询问以x为根时每棵子树点权和的平方和。

    输出格式:

    对于每个询问输出答案。

    输入输出样例

    输入样例#1:

    4 5
    1 2
    2 3
    2 4
    4 3 2 1
    2 2
    1 1 3
    2 3
    1 2 4
    2 4

    输出样例#1:

    121
    140
    194

    说明

    样例解释

    这是一个菊花图,2与1、3、4间有边。

    一开始每个点点权分别为4、3、2、1。

    第一个询问以2为根,1、3、4子树中都只有本身一个点,2子树中有所有点,那么1、3、4子树中的点权和就分别是自己的点权4、2、1,2子树中的点权和就是4+3+2+1=10, (4^2+2^2+1^1+10^2=121)

    接下来将第一个点点权修改为3,每个点点权分别为3、3、2、1。

    第二个询问以3为根,1、4子树中只有自己,2子树中有1、2、4,3子树中有所有点,1、4子树点权和就是自己的点权3、1,2子树点权和就是3+3+1=7,3子树点权和为3+3+2+1=9, (3^2+1^2+7^2+9^2=140)

    接下来把第二个点点权修改为4,每个点点权分别为3、4、2、1。

    第三个询问以4为根,1、3子树点权和就是3和2,2子树点权和就是3+4+2=9,4子树点权和为3+4+2+1=10, (3^2+2^2+9^2+10^2=194)

    数据范围

    对于10%的数据, (n,q leq 2000)

    对于40%的数据, (n,q leq 60000)

    对于另外30%的数据,保证每次询问的根都为1。

    对于100%的数据, (1 leq n,q leq 200000)(-10 leq) 输入的每个点权 (leq 10)

    建议使用输入优化,虽然标程没加读入优化也能过

    题解

    不会动态点分治,于是树剖乱搞
    树剖加线段树,线段树维护一个区间和,一个区间和的平方,一个lazy标记
    考虑部分分,所有询问的根均为1的怎么做
    如果一个修改改的是 (u) 点,那么这次修改影响了的点只有 (u)(1) 号点路径上的点,只有这些点的子树和和子树和的平方有变化,考虑这个变化
    (p=newval_u-oldval_u),即 (p)(u) 点增加(或减少)的权值
    它到根的路径上的点的子树和修改很简单,直接线段树区间add就行了,看和的平方的增加,把剖好后的每一条链对应到区间上, (sum (s_i+p)^2=sum s_i^2+2s_ip+p^2=sum s_i^2+2psum s_i+p^2len) ,可以知道这一段区间所有位置的平方和的增加的贡献是一样的,因此也可以lazy。
    那么如果一个区间上有lazy标记 (p) ,先要算新的区间和的平方(因为式子与旧的区间和有关系,如果先算区间和会导致平方的答案错误),直接加 (2psum s_i+p^2len) ,然后算新的区间和
    然后询问的根为1的就做完了,答案就是整个线段树的区间和
    然后看询问的根不为1的怎么做
    同样,默认把根作为1,按照根为1的方法维护线段树,可以得到某棵树中,根为1的答案 (stans)
    然后就看,怎样把根为1的答案变成根为询问的点的答案
    假设询问的点为 (u)
    同样,树的形态改变后,子树和有变化的也只有 (u)(1) 的路径上的点,将这些点按深度从小到大排序,得到序列 (p_1,p_2,p_3,...,p_{cnt})
    易得式子, (ans=stans-sum_{i=1}^{cnt} a_{p_i}^2+sum_{i=1}^{cnt}b_{p_i}^2),其中 (a_i) 表示以1为根时, (i) 的子树和, (b_i) 表示以 (u) 为根时, (i) 的子树和
    然后有这样一个等式,(b_{p_i}+a_{p_{i+1}}=a_{p_1}=b_{p_{cnt}}) ,它们都等于整棵树的权值和的平方
    然后式子化简
    (ans=stans-sum_{i=1}^{cnt} a_{p_i}^2+b_{p_{cnt}}^2+sum_{i=1}^{cnt-1}(a_{p_1}-a_{p_{i+1}})^2)
    (~~~~~~~~=stans+a_{p_1}^2-sum_{i=1}^{cnt} a_{p_i}^2+sum_{i=1}^{cnt-1}a_{p_1}^2-2a_{p_1}a_{p_{i+1}}+a_{p_{i+1}}^2)
    (~~~~~~~~=stans+a_{p_1}^2-sum_{i=1}^{cnt} a_{p_i}^2+(cnt-1)a_{p_1}^2-2a_{p_1}sum_{i=2}^{cnt}a_{p_i}+sum_{i=2}^{cnt}a_{p_i}^2)
    (~~~~~~~~=stans+a_{p_1}^2-a_{p_1}^2+(cnt-1)a_{p_1}^2-2a_{p_1}sum_{i=1}^{cnt}a_{p_i}+2a_{p_1}^2)
    (~~~~~~~~=stans+(cnt+1)a_{p_1}^2-2a_{p_1}sum_{i=1}^{cnt}a_{p_i})
    (cnt) 其实就是 (u) 的dep,(sum_{i=1}^{cnt}a_{p_i}) 就是以1为根的时候 (u)(1) 路径上的子树和的和,这个就在线段树里已经维护了
    然后直接算新的答案就可以了,程序里维护的树的形态根本不用改变

    #include<bits/stdc++.h>
    #define ui unsigned int
    #define ll long long
    #define db double
    #define ld long double
    #define ull unsigned long long
    const int MAXN=200000+10,inf=0x3f3f3f3f;
    int n,q,e,to[MAXN<<1],nex[MAXN<<1],beg[MAXN],sum[MAXN],vl[MAXN],st[MAXN],ed[MAXN],cnt,fa[MAXN],top[MAXN],hson[MAXN],size[MAXN],val[MAXN],dep[MAXN];
    ll stans;
    #define Mid ((l+r)>>1)
    #define ls rt<<1
    #define rs rt<<1|1
    #define lson ls,l,Mid
    #define rson rs,Mid+1,r
    struct Segment_Tree{
    	ll Sum1[MAXN<<2],Sum2[MAXN<<2],Add[MAXN<<2];
    	inline void PushUp(int rt)
    	{
    		Sum1[rt]=Sum1[ls]+Sum1[rs];
    		Sum2[rt]=Sum2[ls]+Sum2[rs];
    	}
    	inline void PushDown(int rt,int len)
    	{
    		Sum2[ls]+=1ll*Add[rt]*Add[rt]*(len-(len>>1))+2ll*Add[rt]*Sum1[ls];
    		Sum2[rs]+=1ll*Add[rt]*Add[rt]*(len>>1)+2ll*Add[rt]*Sum1[rs];
    		Sum1[ls]+=1ll*Add[rt]*(len-(len>>1));
    		Sum1[rs]+=1ll*Add[rt]*(len>>1);
    		if(Add[ls]==inf)Add[ls]=0;
    		if(Add[rs]==inf)Add[rs]=0;
    		Add[ls]+=Add[rt];Add[rs]+=Add[rt];
    		Add[rt]=inf;
    	}
    	inline void Build(int rt,int l,int r)
    	{
    		Add[rt]=inf;
    		if(l==r)
    		{
    			Sum1[rt]=vl[l];
    			Sum2[rt]=1ll*vl[l]*vl[l];
    		}
    		else
    		{
    			Build(lson);Build(rson);
    			PushUp(rt);
    		}
    	}
    	inline void Update(int rt,int l,int r,int L,int R,ll k)
    	{
    		if(L<=l&&r<=R)
    		{
    			Sum2[rt]+=1ll*k*k*(r-l+1)+2ll*k*Sum1[rt];
    			Sum1[rt]+=1ll*(r-l+1)*k;
    			if(Add[rt]==inf)Add[rt]=0;
    			Add[rt]+=k;
    		}
    		else
    		{
    			if(Add[rt]!=inf)PushDown(rt,r-l+1);
    			if(L<=Mid)Update(lson,L,R,k);
    			if(R>Mid)Update(rson,L,R,k);
    			PushUp(rt);
    		}
    	}
    	inline ll Query(int rt,int l,int r,int L,int R)
    	{
    		if(L<=l&&r<=R)return Sum1[rt];
    		else
    		{
    			ll res=0;
    			if(Add[rt]!=inf)PushDown(rt,r-l+1);
    			if(L<=Mid)res+=Query(lson,L,R);
    			if(R>Mid)res+=Query(rson,L,R);
    			return res;
    		}
    	}
    };
    Segment_Tree T;
    #undef Mid
    #undef ls
    #undef rs
    #undef lson
    #undef rson
    template<typename T> inline void read(T &x)
    {
    	T data=0,w=1;
    	char ch=0;
    	while(ch!='-'&&(ch<'0'||ch>'9'))ch=getchar();
    	if(ch=='-')w=-1,ch=getchar();
    	while(ch>='0'&&ch<='9')data=((T)data<<3)+((T)data<<1)+(ch^'0'),ch=getchar();
    	x=data*w;
    }
    template<typename T> inline void write(T x,char ch='')
    {
    	if(x<0)putchar('-'),x=-x;
    	if(x>9)write(x/10);
    	putchar(x%10+'0');
    	if(ch!='')putchar(ch);
    }
    template<typename T> inline void chkmin(T &x,T y){x=(y<x?y:x);}
    template<typename T> inline void chkmax(T &x,T y){x=(y>x?y:x);}
    template<typename T> inline T min(T x,T y){return x<y?x:y;}
    template<typename T> inline T max(T x,T y){return x>y?x:y;}
    inline void insert(int x,int y)
    {
    	to[++e]=y;
    	nex[e]=beg[x];
    	beg[x]=e;
    }
    inline void dfs(int x,int f)
    {
    	sum[x]=val[x];
    	for(register int i=beg[x];i;i=nex[i])
    		if(to[i]==f)continue;
    		else dfs(to[i],x),sum[x]+=sum[to[i]];
    }
    inline void dfs1(int x,int f)
    {
    	int res=0;
    	size[x]=1;fa[x]=f;dep[x]=dep[f]+1;
    	for(register int i=beg[x];i;i=nex[i])
    		if(to[i]==f)continue;
    		else
    		{
    			dfs1(to[i],x);
    			size[x]+=size[to[i]];
    			if(size[to[i]]>res)res=size[to[i]],hson[x]=to[i];
    		}
    }
    inline void dfs2(int x,int tp)
    {
    	st[x]=++cnt;vl[cnt]=sum[x];top[x]=tp;
    	if(hson[x])dfs2(hson[x],tp);
    	for(register int i=beg[x];i;i=nex[i])
    		if(to[i]==fa[x]||to[i]==hson[x])continue;
    		else dfs2(to[i],to[i]);
    	ed[x]=cnt;
    }
    inline void init()
    {
    	dfs1(1,0);dfs2(1,1);
    	T.Build(1,1,n);stans=T.Sum2[1];
    }
    inline void Doans(int x,ll k)
    {
    	while(x)
    	{
    		T.Update(1,1,n,st[top[x]],st[x],k);
    		x=fa[top[x]];
    	}
    }
    inline ll Getans(int x)
    {
    	if(x==1)return stans;
    	ll a0=T.Query(1,1,n,st[1],st[1]),res=stans+1ll*(dep[x]+1)*a0*a0,nsum=0;
    	while(x)
    	{
    		nsum+=T.Query(1,1,n,st[top[x]],st[x]);
    		x=fa[top[x]];
    	}
    	return res-2ll*a0*nsum;
    }
    int main()
    {
    	read(n);read(q);
    	for(register int i=1;i<n;++i)
    	{
    		int u,v;read(u);read(v);
    		insert(u,v);insert(v,u);
    	}
    	for(register int i=1;i<=n;++i)read(val[i]);
    	dfs(1,0);
    	init();
    	while(q--)
    	{
    		int opt;read(opt);
    		if(opt==1)
    		{
    			int x,y;read(x);read(y);
    			Doans(x,y-val[x]);
    			val[x]=y;stans=T.Sum2[1];
    		}
    		if(opt==2)
    		{
    			int x;read(x);
    			write(Getans(x),'
    ');
    		}
    	}
    	return 0;
    }
    
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