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  • 模拟赛DAY 2 T2不老梦

    【题目背景】
    于万人中万幸得以相逢,刹那间澈净明通。
    成为我所向披靡的勇气和惶恐,裂山海,堕苍穹。
    爱若执炬迎风,炽烈而哀恸,诸般滋味皆在其中。
    韶华宛转吟诵,苍凉的光荣,急景凋年深情难共。
    ——银临《不老梦》
    【问题描述】
    扶苏翻遍了歌单却没有找到一首歌能做这个题的题目背景,于是放上了扶苏最喜欢
    的一首《不老梦》。
    与 Day1 的第二题一样,今天的第二题依然是一道树论题。
    我们定义一棵 n 个节点的树为一个有 n 个节点和 n-1 条边的无向连通图。
    如果我们定义 u 是一颗树 T 的根,那么任意一个节点 v 到根的路径就是从 v 出发到
    达点 u 的简单路径上所经过的点的点集。可以证明这样的简单路径有且仅有一条。
    定义一个节点 x 是节点 y 的孩子,当且仅当 x 和 y 之间有边相连且 x 不在 y 到根的
    路径中。如果 x 是 y 的孩子,那么定义 y 是 x 的家长节点。
    如果我是 _rqy 那种毒瘤神仙的话,可能会问你每个节点的孩子数不超过 k 的 n 个节
    点的带标号无根树一共有多少个,可惜这个问题我也不会,所以我不会问你这么毒瘤的
    问题。
    扶苏从一颗 n 个节点的树的 1 号节点出发,沿着树上的边行走。当然我们约定 1 号
    节点是这棵树的根。他所行走的规定是:当扶苏在点 u 时,扶苏要么在 u 的孩子中选择
    一个没有到达过得点 v 并行走到 v,要么选择回到 u的家长节点。
    现在给每个节点一个权值 w,其中 i 号节点的权值为 wi。扶苏有一些石子,他想给
    这棵树上的某一个节点放上石子。我们规定扶苏能在节点 u 放上石子当且仅当满足如下
    条件:
    1、扶苏当前在节点 u
    2、对于 u 的所有孩子节点v,节点 v 被放上了 wv 颗石子。
    但是,扶苏在任意时刻都可以取回任意节点的石子。
    现在,扶苏想问问你对于每个节点,如果他想在 i 号节点上放 wi 颗石子,那么他一
    开始需要准备多少石子。
    【输入格式】
    输入文件名为 yin.in。
    输入文件中有且仅有一组数据,数据的第一行是一个整数 n 代表树的节点个数。
    第二行有 n-1 个整数,第 i 个整数 pi 代表 i+1 号节点的家长节点的编号。
    第三行有 n 个整数,第 i 个整数代表 wi。
    【输出格式】
    输出文件名为 yin.out。
    输出一行 n 个整数,第 i 个整数代表想在 i 号节点上放 wi 颗石子需要准备的
    石子个数。
     
    【输入输出样例 1】
    in
    3
    1 2
    1 1 1
    out
    2 2 1
     
    解释:
               
    样例 1 的输入如左图,每个节点都需要放 1 块石头。
    如果在 1 号节点放石头,则从一号点运动到 2号点,然后运动到 3 号点,在 3 号点上放一块
    石头,返回 2 号点,在 2 号点上放一块石头,同时收回三号点的石头,然后返回 1 号点,将从 3 号点收回的石头放到 1 号点即可。一共需要两块石头。
    在 2、3 号节点放石头的方案类似。 
     
    【输入输出样例 2】
    in
    3
    1 1
    1 1 1
    out
    3 1 1
    【输入输出样例 3】
    in
    6
    1 1 2 3 4
    3 14 1 5 12 15
    out
    21 20 13 20 12 15 
     
    样例 3 的输入如左图。
    先从 1 号节点运动至 3 号节点,再运动至 5 号节点,在 5 号节点上放置 12 块石子,然后返回 3 号节点,在 3 号节点上放置 1 块石子,收回五号节点的 12块石子,返回 1 号节点。
    然后运动到 2 号节点,通过 4 号节点运动到 6 号节点,放下 15 颗石子,返回 4 号节点放下 5 颗石子,时树上有的石子数为5(4号)+15(6号)+1(3号)=21颗。然后收回 6 号节点的石子,返回 2 号节点,放下 14 颗石子,收回 4 号节点的,返回 1 号节点,在 1 号节点上放置 3 颗石子,即可达到在 1 号节点上放石子的目的。
    可以验证最大花费为 21。其他节点的答案同理。
                  

              

    【题解】
    测试点 1: 显然直接输出 w1 即可。期望得分 5 分。
    测试点 2-5: 爆搜,搜出一个放石子的顺序,然后 O(n) 的 check 是否合法(看看是否父亲在儿子的前面)。时间复杂度 O(n!n)。期望得分 20 分。 
     
    测试点 6-7:
    注意到根据题目规定的走法,在进入一个节点以后,必须遍历完它的整个子树,否则一旦离开这个节点,再也无法进入这棵子树,从而导致该节点的某个孩子没能放上石子,导致这个节点不能放上石子。同时又有每个节点放上石子以后,它的子树的石子可以全部取回。设在节点 u 放石子需要有 ansu 个石子,则放完 u 以后可以取回ansu-wu 个石子。
    于是考虑影响问题答案的显然是从 u 进入每个孩子的顺序,由于最多有两个孩子,直接比较一下就可以知道先进入哪个孩子更优秀了。时间复杂度 O(n),期望得分10 分。 

     

    测试点 8-10:
    延续上一组测试点的思路,由于只有最多 5 个孩子,可以直接爆搜选孩子的顺序,看看哪个更优秀。时间复杂度 O(n×x!),其中 x=5。期望得分 15 分。 
    测试点 11-14:
    树高最多为 3。考虑进入第 3 层时由于不能回收石子,所以进入第三层的顺序无所谓,即对于第 2 层的每个节点 u,都有 ∑ v∈cld[u]Wv。现在只需要考虑从 1 号节点进入它的所有孩子节点的顺序即可。 
    考虑走完节点 u 的所有孩子 v 所需要的总石子数 cu,显然是越少越好。证明如下:
    走完所有孩子后,所花费的总石子数不变,设剩下的石子(也就是所需要的减去所花费的)为 ret,注意到当 cu 最小的时候即是 ret 最小的时候。考虑当 ret ≥ wu的时候,直接用 ret 放下 u 上的石子,于是放石子在节点 u 的总花费就是 cu,后者越小越好。 
    当 ret < wu 的时候,用剩下的石子放在 u 上,然后再额外放上去一些石子,这样做的花费是wu+∑ v∈cld[u]Wv,这显然是最小的花费,考虑当 cu 越小 ret 才越小,cu最小时显然能取到最优情况。 
    综上,可以尽可能使 cu 减小,来达到最优解。
    那么问题变成了:
    有 x 个商品,购买第 i 个物品需要手里有 ansi 元钱,花费 wi 元。求一个顺序使得购买所有商品所需要的钱数最少。
    这个问题的最最优顺序是按照 ansi-wi 不升序购买,也就是差值越大越要先买。
    证明:
    设有两个物品 i,j,设 ai=ansi-wi,aj=ansj-wj。(放完i之后可以收回的石子数)且 ai>aj考虑先买 i 再买 j 的花费是max(ansi, wi+ansj) ①,同理先买 j 的花费是 max(ansj, wj+ansi) ②。
    提出 w,则 ①=wi+max(ai,ansj),②=wj+max(aj,ansi)=wj+max(aj,ai+wi)=wj+ai+wi
    考虑 ① 式的 max 如果取前面一项,则 ①=wi+ai<②,如果取后面一项则 ①=wi+ansj=wi+aj+wj<②,于是无论怎么取,①式恒小于②式,于是先买 i 更优。数学归纳可得按照 ansi-wi 不升序购买最优。
    于是按照这个顺序,排一遍序即可。期望得分 20 分。
    测试点 15-20:
    可以发现上面的结论同样适用于树高更高的情况,于是在 dfs 回溯的时候对子节
    点排序,即可算出该节点的答案,期望得分 30 分。

     下面是代码:

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    inline ll read()
    {
        ll ans=0;
        char last=' ',ch=getchar();
        while(ch<'0'||ch>'9') last=ch,ch=getchar();
        while(ch>='0'&&ch<='9') ans=ans*10+ch-'0',ch=getchar();
        if(last=='-') ans=-ans;
        return ans;
    }
    
    const int maxn=100010;
    
    int n;
    int mu[maxn],ans[maxn];
    vector<int>son[maxn];
    
    inline bool cmp(int a,int b)
    {
        return (ans[a]-mu[a])>(ans[b]-mu[b]);
    }//不升序 
    
    void dfs(int u)
    {
        for(int v=0;v<son[u].size();v++)
        {
            dfs(son[u][v]);
        }//每一个节点都要搜 
        sort(son[u].begin(),son[u].end(),cmp);//排序 
        int ret=0;//走完所有的孩子后剩下的石子 
        for(int v=0;v<son[u].size();v++)
        {
            if(ret>=ans[son[u][v]])//如果剩下的还够 
            {
                ret-=ans[son[u][v]];//从剩下的里面减去 
            }
            else//如果剩下的不够 
            {
                ans[u]+=ans[son[u][v]]-ret;//更新ans 
                ret=ans[son[u][v]]-mu[son[u][v]];
                //更新剩下的石子(就是可以取回的) 
            }
        }
        ans[u]+=max(0,mu[u]-ret);//更新答案 
    }
    
    int main()
    {
        n=read();
        for(int i=2,x;i<=n;i++)
        {
            x=read();
            son[x].push_back(i);//标记x的儿子 
        }
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            scanf("%d",mu+i);//mu+i表示mu[i]的地址 
        }
        dfs(1);//开搜 
        for(int i=1;i<n;i++)
        {
            printf("%d ",ans[i]);
        }
        printf("%d
    ",ans[n]);
        return 0;
    }
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