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  • AcWing 252. 树(点分治模版题)

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    题目大意

      略

    解法1:点分治+归并排序+二分

      对于当前的重心,首先对其一棵子树求距离,然后二分之前的子树中符合条件的距离的数量,然后用归并来降低排序的时间复杂度。

    代码

    const int maxn = 1e4+10;
    int n, m, rt, tot, tota, totb, totc; 
    bool vis[maxn]; ll ans;
    int d[maxn], sz[maxn], a[maxn], b[maxn], c[maxn], h[maxn], mx[maxn];
    struct E {
        int to, w, nxt;
    } e[maxn<<1];
    void add(int u, int v, int w) {
        e[++tot] = {v, w, h[u]};
        h[u] = tot;
    }
    void init() {
        ans = tot = 0;
        for (int i = 0;  i<=n; ++i) h[i] = 0, vis[i] = 0;
    }
    void getrt(int u, int p, int szr) { 
        sz[u] = 1; mx[u] = 0;
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to;
            if (v==p || vis[v]) continue;
            getrt(v, u, szr);
            sz[u] += sz[v];
            if (sz[v]>mx[u]) mx[u] = sz[v];
        }
        if (szr-sz[u]>mx[u]) mx[u] = szr-sz[u];
        if (!rt || mx[u]<mx[rt]) rt = u;
    }
    void getdis(int u, int p) {
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to, w = e[i].w;
            if (v==p || vis[v]) continue;
            d[v] = d[u]+w;
            b[++totb] = d[v];
            getdis(v, u);
        }
    }
    void merge() {
        int t1 = 1, t2 = 1; totc = 1;
        while(t1<=tota || t2<=totb) {
            if (t2>totb || (t1<=tota && a[t1]<b[t2])) c[totc++] = a[t1++];
            else c[totc++] = b[t2++];
        }
        for (int i = 1; i<=tota+totb; ++i) a[i] = c[i];
        tota = tota+totb;
    }
    void calc(int u) {
        d[u] = tota = 0;
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to, w = e[i].w;
            if (vis[v]) continue;
            d[v] = d[u]+w; 
            totb = 0;
            b[++totb] = d[v]; //存同一棵子树中的所有值
            getdis(v, u);
            sort(b+1, b+totb+1);
            for (int i = 1; i<=totb; ++i) {
                if (b[i]>m) continue;
                else {
                    if (b[i]<=m) ++ans;
                    int r = upper_bound(a+1, a+tota+1, m-b[i])-a; //在之前的子树中找值
                    ans += r-1;
                }
            }
            merge();
        }
    }
    void div(int u) {
        vis[u] = 1;
        calc(u); //计算贡献
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to;
            if (vis[v]) continue;
            rt = 0; sz[rt] = INF;
            int t = sz[v];
            getrt(v, -1, t); //第一遍求重心
            getrt(rt, -1, t); //第二遍求以重心为根的子树大小
            div(rt);
        }
    }
    int main(void) {
        while(~scanf("%d%d", &n, &m) && (n||m)) {
            init();
            for (int i = 1, a, b, c; i<n; ++i) {
                scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
                add(a, b, c);
                add(b, a, c);
            }
            rt = 0, sz[rt] = INF;
            mx[rt] = INF;
            getrt(1, -1, n); //第一遍求重心
            getrt(rt, -1, n); //第二遍求以重心为根的子树大小
            div(rt);
            printf("%lld
    ", ans);
        }
        return 0;
    }  
    

    解法2:点分治+树状数组

      思路与解法1类似,只不过把之前的子树的权值都加到了树状数组上

    代码

    const int maxn = 1e4+10;
    const int maxm = 1e7+10;
    int n, m, rt, tot, q1, q2; 
    bool vis[maxn]; ll ans;
    int c[maxm];
    int d[maxn], sz[maxn], h[maxn], mx[maxn], que1[maxn], que2[maxn];
    void add2(int x, int y) {
        ++x; //题目数据有权值为1的边,整体加1
        while(x<maxm) {
            c[x] += y;
            x += x&-x;
        }
    }
    int ask(int x) {
        ++x; //题目数据有权值为1的边,整体加1
        int sum = 0;
        while(x) {
            sum += c[x];
            x -= x&-x;
        }
        return sum;
    }
    struct E {
        int to, w, nxt;
    } e[maxn<<1];
    void add(int u, int v, int w) {
        e[++tot] = {v, w, h[u]};
        h[u] = tot;
    }
    void init() {
        ans = tot = 0;
        for (int i = 0;  i<=n; ++i) h[i] = 0, vis[i] = 0;
    }
    void getrt(int u, int p, int szr) { 
        sz[u] = 1; mx[u] = 0;
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to;
            if (v==p || vis[v]) continue;
            getrt(v, u, szr);
            sz[u] += sz[v];
            if (sz[v]>mx[u]) mx[u] = sz[v];
        }
        if (szr-sz[u]>mx[u]) mx[u] = szr-sz[u];
        if (!rt || mx[u]<mx[rt]) rt = u;
    }
    void getdis(int u, int p) {
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to, w = e[i].w;
            if (v==p || vis[v]) continue;
            d[v] = d[u]+w;
            que1[++q1] = que2[++q2] = d[v];
            getdis(v, u);
        }
    }
    void calc(int u) {
        d[u] = q1 = 0;
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to, w = e[i].w;
            if (vis[v]) continue;
            d[v] = d[u]+w; 
            q2 = 0;
            que1[++q1] = que2[++q2] = d[v];
            getdis(v, u);
            for (int j = 1; j<=q2; ++j) {
                if (que2[j]>m) continue;
                ans += ask(m-que2[j])+1;
            }
            for (int j = 1; j<=q2; ++j) add2(que2[j], 1);
        }
        for (int i = 1; i<=q1; ++i) add2(que1[i], -1);
    }
    void div(int u) {
        vis[u] = 1;
        calc(u); //计算贡献
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to;
            if (vis[v]) continue;
            rt = 0; mx[rt] = INF;
            int t = sz[v];
            getrt(v, -1, t); //第一遍求重心
            getrt(rt, -1, t); //第二遍求以重心为根的子树大小
            div(rt);
        }
    }
    int main(void) {
        while(~scanf("%d%d", &n, &m) && (n||m)) {
            init();
            for (int i = 1, a, b, c; i<n; ++i) {
                scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
                ++a, ++b;
                add(a, b, c);
                add(b, a, c);
            }
            rt = 0, sz[rt] = INF;
            mx[rt] = INF;
            getrt(1, -1, n); //第一遍求重心
            getrt(rt, -1, n); //第二遍求以重心为根的子树大小
            div(rt);
            printf("%lld
    ", ans);
        }
        return 0;
    }  
    

    解法3:点分治+尺取

      将以当前重心为根的树中所有的点到重心的距离排序,然后尺取,可以当左指针右移时,右指针只会向左移动,此时r-l再减去和左指针指向的点在同一棵子树中的点的数量就是答案。

    代码

    const int maxn = 1e4+10;
    int n, m, rt, tot, tota; ll ans;
    bool vis[maxn];
    int d[maxn], sz[maxn], a[maxn], b[maxn], h[maxn], cnt[maxn], mx[maxn];
    struct E {
        int to, w, nxt;
    } e[maxn<<1];
    void add(int u, int v, int w) {
        e[++tot] = {v, w, h[u]};
        h[u] = tot;
    }
    void init() {
        ans = tot = 0;
        for (int i = 0;  i<=n; ++i) h[i] = 0, vis[i] = 0;
    }
    void getrt(int u, int p, int szr) { //szr存当前的子树中的节点个数
        sz[u] = 1; mx[u] = 0;
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to;
            if (v==p || vis[v]) continue;
            getrt(v, u, szr);
            sz[u] += sz[v];
            if (sz[v]>mx[u]) mx[u] = sz[v];
        }
        if (szr-sz[u]>mx[u]) mx[u] = szr-sz[u];
        if (!rt || mx[u]<mx[rt]) rt = u;
    }
    void getdis(int u, int p, int x) {
        b[u] = x, ++cnt[x], a[++tota] = u;
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to, w = e[i].w;
            if (v==p || vis[v]) continue;
            d[v] = d[u]+w;
            getdis(v, u, x);
        }
    }
    bool cmp(int a, int b) {
        return d[a]<d[b];
    }
    void calc(int u) {
        d[u] = tota = 0;
        b[u] = u, ++cnt[u], a[++tota] = u;  //存下每个点为根的子树大小
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to, w = e[i].w;
            if (vis[v]) continue;
            d[v] = d[u]+w; 
            getdis(v, u, v); 
        }
        //cout << tota << endl;
        sort(a+1, a+tota+1, cmp);
        int l = 1, r = tota; --cnt[b[a[l]]];
        //cout << l << ' ' << r << endl;
        while(l<r) {
            while(r>l && d[a[l]]+d[a[r]]>m) --cnt[b[a[r]]], --r; //cnt存储l+1 ~ r之间同一子树的点数
            if (l>=r) break;
            ans += r-l-cnt[b[a[l]]]; //计算时减去与a[l]同一子树的贡献
            //cout << ans << endl;
            ++l;
            --cnt[b[a[l]]];
        }
        for (int i = 0; i<=tota; ++i) b[a[i]] = cnt[a[i]] = 0;
    }
    void div(int u) {
        vis[u] = 1;
        calc(u); //计算贡献
        for (int i = h[u]; i; i=e[i].nxt) {
            int v = e[i].to;
            if (vis[v]) continue;
            rt = 0; mx[rt] = INF;
            int t = sz[v];
            getrt(v, -1, t);
            getrt(rt, -1, t);
            div(rt);
        }
    }
    int main(void) {
        while(~scanf("%d%d", &n, &m) && (n||m)) {
            init();
            for (int i = 1, a, b, c; i<n; ++i) {
                scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
                ++a, ++b;
                add(a, b, c);
                add(b, a, c);
            }
            rt = 0, mx[rt] = INF;
            getrt(1, -1, n);
            getrt(rt, -1, n); //第二遍求重心保证sz是以重心为根算出来的
            div(rt);
            printf("%lld
    ", ans);
        }
        return 0;
    }  
    
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