[学习笔记]——DSU on tree

[学习笔记]——DSU on tree

*模拟赛要结束时，ssw02问sxk:T3 你写的什么？ *
sxk ：我终于把T3调出来了
ssw02 : 666，所以你写的什么？
sxk :我以前还没写过。
*ssw02 : ？？？（自闭） *
考试后 sxk : 我不给你说了我写的是 DSU on tree 吗，我以前还没怎么写过 。
ssw02 : ？？？

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算法引入

当你发现一道树上的题，有一些统计性任务，而且不带修改，并且只能进行单点统计之类的，复杂度还只能承受 NlogN ，那么，先别写某些毒瘤树套树，DSU on tree （树上启发式合并） 是一个不错的选择。

毒瘤noip原话 ：
说实话"dsu on tree"是个极其有问题的民科叫法吧。。（没有怼人的意思。。）
这东西几十年前就有了啊，那个人自己YY了个链分治就瞎起名字。。

好的，我们切入正题，如何让一个 N^2 级别的暴力子树统计变成一个 NlogN 数据结构的算法

算法流程

我们考虑利用轻重链剖分的性质来对算法复杂度进行优化。（假设你会树剖）

假设我们正在递归处理子树 u 。

我们进行如下操作（乱搞）：

1.我们先暴力跑 u 的轻儿子所在的子树，同时我们删除递归的贡献值。

2.然后我们搞 u 的重儿子，这个时候我们要把贡献给算上了。

3.我们发现子树的答案还没有更新，怎么办？再把 u 的轻儿子都递归一遍，同时统计累计贡献 。

4.这时候就可以得出子树的答案了。

5.然后，没有然后了吧，我们好像在递归时就处理了每个节点吧。

实现代码：

void  deal( int u , int fa , int val ){
   cnt[ col[ u ] ] += val ;
   if( cnt[ col[ u ] ] > mx )mx = cnt[ col[ u ] ] , sum = col[ u ] ;
   else if( cnt[ col[ u ] ] == mx ) sum += (ll)col[ u ] ;
   for( int i = head[ u ] ; i ; i = nex[ i ] ){
   	if( to[ i ] == fa )continue ;
   	if( to[ i ] != S )
   	    deal( to[ i ] , u , val ) ;
   }
}
void  dfs2( int u , int fa , int opt ){
   for( int i = head[ u ] ; i ; i = nex[ i ] ){
   	if( to[ i ] == fa )continue ;
   	if( to[ i ] != son[ u ] )
   	    dfs2( to[ i ] , u , 0 ) ;//0清除 
   }
   if( son[ u ] )dfs2( son[ u ] , u , 1 ) , S = son[ u ] ;
   deal( u , fa , 1 ) ;//递归处理子树,统计轻儿子贡献
   ans[ u ] = sum , S = 0 ; 
   if( !opt )deal( u , fa , -1 ) , sum = 0 , mx = 0 ;//memset上仙  
}

复杂度证明

同树链剖分（这里指轻重链剖分，不是长链剖分）。

注意，清除贡献的时候，如果你用了 memset ，emmmm，恭喜您上天了 。

清除代码：

ans[ u ] = sum , S = 0 ; 
if( !opt )deal( u , fa , -1 ) , sum = 0 , mx = 0 ;//memset上仙  

不信你看：下面是用 memset 的

树上数颜色

题目传送门

给一棵根为1的树，每次询问子树颜色种类数

AC代码：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std ;
#define ll long long
const int MAXN = 100005 ;
inline int read(){
	int s=0 ; char g=getchar() ; while(g>'9'||g<'0')g=getchar() ; 
	while( g>='0'&&g<='9' )s=s*10+g-'0',g=getchar() ; return s ;
} 
int N , M , col[ MAXN ] , son[ MAXN ] , size[ MAXN ] , cnt[ MAXN ] ;
int tot = 1 , S , sum , ans[ MAXN ] , head[ MAXN ] , nex[ MAXN*2 ] , to[ MAXN*2 ] ;
void  add( int x , int y ){
	to[ ++tot ] = y , nex[ tot ] = head[ x ] , head[ x ] = tot ; 
}
void  dfs( int u , int fa ){
	size[ u ]++ ;
	for( int i = head[ u ] ; i ; i = nex[ i ] ){
		if( to[ i ] == fa )continue ;
		dfs( to[ i ] , u ) ;
		size[ u ] += size[ to[i] ] ;
		if( size[ to[i] ] > size[ son[u] ] )
		    son[ u ] = to[ i ] ;
	}
}
void  deal( int u , int fa , int val ){
	cnt[ col[ u ] ] += val ;
	if( cnt[ col[ u ] ] == 1 )sum++ ;
	for( int i = head[ u ] ; i ; i = nex[ i ] ){
		if( to[ i ] == fa )continue ;
		if( to[ i ] != S )
		    deal( to[ i ] , u , val ) ;
	}
}
void  dfs2( int u , int fa , int opt ){
	for( int i = head[ u ] ; i ; i = nex[ i ] ){
		if( to[ i ] == fa )continue ;
		if( to[ i ] != son[ u ] )
		    dfs2( to[ i ] , u , 0 ) ;//0清除 
	}
	if( son[ u ] )dfs2( son[ u ] , u , 1 ) , S = son[ u ] ;
	deal( u , fa , 1 ) ;//递归处理子树,统计轻儿子贡献
	ans[ u ] = sum , S = 0 ; 
	if( !opt )deal( u , fa , -1 ) , sum = 0 ;//memset上仙  
}
int main(){
	N = read() ; int m1 , m2 ; 
	for( int i = 1 ; i < N ; ++i ){
		m1 = read() , m2 = read() ;
		add( m1 , m2 ) , add( m2 , m1 ) ;
	}
	for( int i = 1 ; i <= N ; ++i )col[ i ] = read() ;
	dfs( 1 , 1 ) ;
	dfs2( 1 , 1 , 0 ) ;
	M = read() ; 
	for( int i = 1 ; i <= M ; ++i ){
		m1 = read() ; 
		printf("%d
",ans[ m1 ] ) ;
	}
	return 0 ;
}

CF600E Lomsat gelral

一棵树有n个结点，每个结点都是一种颜色，每个颜色有一个编号，求树中每个子树的最多的颜色编号的和。

AC代码：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std ;
#define ll long long
const int MAXN = 100005 ;
inline int read(){//备注：代码参考 @自为风月马前卒
	int s=0 ; char g=getchar() ; while(g>'9'||g<'0')g=getchar() ; 
	while( g>='0'&&g<='9' )s=s*10+g-'0',g=getchar() ; return s ;
} 
int N , col[ MAXN ] , son[ MAXN ] , size[ MAXN ] , cnt[ MAXN ] ;
int tot = 1 , S , head[ MAXN ] , nex[ MAXN*2 ] , to[ MAXN*2 ] ;
ll sum , mx , ans[ MAXN ] ;
void  add( int x , int y ){
	to[ ++tot ] = y , nex[ tot ] = head[ x ] , head[ x ] = tot ; 
}
void  dfs( int u , int fa ){
	size[ u ]++ ;
	for( int i = head[ u ] ; i ; i = nex[ i ] ){
		if( to[ i ] == fa )continue ;
		dfs( to[ i ] , u ) ;
		size[ u ] += size[ to[i] ] ;
		if( size[ to[i] ] > size[ son[u] ] )
		    son[ u ] = to[ i ] ;
	}
}
void  deal( int u , int fa , int val ){
	cnt[ col[ u ] ] += val ;
	if( cnt[ col[ u ] ] > mx )mx = cnt[ col[ u ] ] , sum = col[ u ] ;
	else if( cnt[ col[ u ] ] == mx ) sum += (ll)col[ u ] ;
	for( int i = head[ u ] ; i ; i = nex[ i ] ){
		if( to[ i ] == fa )continue ;
		if( to[ i ] != S )
		    deal( to[ i ] , u , val ) ;
	}
}
void  dfs2( int u , int fa , int opt ){
	for( int i = head[ u ] ; i ; i = nex[ i ] ){
		if( to[ i ] == fa )continue ;
		if( to[ i ] != son[ u ] )
		    dfs2( to[ i ] , u , 0 ) ;//0清除 
	}
	if( son[ u ] )dfs2( son[ u ] , u , 1 ) , S = son[ u ] ;
	deal( u , fa , 1 ) ;//递归处理子树,统计轻儿子贡献
	ans[ u ] = sum , S = 0 ; 
	if( !opt )deal( u , fa , -1 ) , sum = 0 , mx = 0 ;//memset上仙  
}
int main(){
	N = read() ; int m1 , m2 ; 
	for( int i = 1 ; i <= N ; ++i )col[ i ] = read() ;
	for( int i = 1 ; i < N ; ++i ){
		m1 = read() , m2 = read() ;
		add( m1 , m2 ) , add( m2 , m1 ) ;
	}
	dfs( 1 , 1 ) ;
	dfs2( 1 , 1 , 0 ) ;
	for( int i = 1 ; i <= N ; ++i )printf("%lld ",ans[ i ] ) ;
	return 0 ;
}