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  • 次小生成树(LCA )

    给定一张 N 个点 M 条边的无向图,求无向图的严格次小生成树。

    设最小生成树的边权之和为sum,严格次小生成树就是指边权之和大于sum的生成树中最小的一个。

    输入格式
    第一行包含两个整数N和M。

    接下来M行,每行包含三个整数x,y,z,表示点x和点y之前存在一条边,边的权值为z。

    输出格式
    包含一行,仅一个数,表示严格次小生成树的边权和。(数据保证必定存在严格次小生成树)

    数据范围
    N≤105,M≤3∗105
    输入样例:
    5 6
    1 2 1
    1 3 2
    2 4 3
    3 5 4
    3 4 3
    4 5 6
    输出样例:
    11

    
    #include <iostream>
    #include <cstring>
    #include <algorithm>
    #include <vector>
    #include <queue>
    using namespace std;
    typedef long long LL;
    const int N = 100010,M=300010,INF = 0x3f3f3f3f;
    struct Edge{
        int a,b,w;
        bool ft;
        bool operator <(const Edge & t)const
        {
            return w < t.w; 
        }
        
    }edge[M];
    int h[N],ne[M],e[M],w[M],idx;
    int fa[N][17] , d1[N][17] ,d2[N][17];
    int depth[N];
    int n , m;
    int p[N];
    int q[N];
    void add(int a,int b ,int c)
    {
        e[idx] = b, ne[idx] = h[a] , w[idx] = c , h[a] = idx ++;
    }
    int find(int x)
    {
        if(p[x] != x) p[x] = find(p[x]);
        return p[x];
    }
    LL kruskal()
    {
         sort(edge,edge+m);
        for(int i = 1; i <= n ; i++)p[i] = i;
        LL res = 0 ;
        for(int i = 0 ; i < m ; i++)
        {
            int a = find(edge[i].a) , b = find(edge[i].b), w= edge[i].w;
            if(a != b)
            {
                p[a] = b;
                res += w;
                edge[i].ft = true;
            }
        }
        return res;
    }
    
    void bulid()
    {
        memset(h,-1,sizeof h);
        for(int i = 0 ; i < m ; i ++)
        {
            int a = edge[i].a , b = edge[i].b , w = edge[i].w;
            if(edge[i].ft)
            {
                add(a,b,w),add(b,a,w);
            }
        }
    }
    
    void dfs()
    {
        memset(depth,0x3f ,sizeof depth);
        queue<int> q;
        depth[0] = 0 , depth[1] = 1;
        q.push(1);
        
        while(q.size())
        {
            int t = q.front();
            q.pop();
            for(int i = h[t] ; ~i ; i = ne[i])
            {
                int j = e[i];
                if(depth[j] > depth[t] + 1)
                {
                    depth[j] = depth[t] + 1;
                    q.push(j);
                    fa[j][0] = t;
                    d1[j][0] = w[i] , d2[j][0] = -INF;
                    for(int k = 1; k <= 16 ;k ++)
                    {
                        int anc = fa[j][k-1];
                        fa[j][k] = fa[anc][k-1];
                        int distance[4] = {d1[j][k-1],d2[j][k-1],d1[anc][k-1] , d2[anc][k-1]};
                        d1[j][k] = d2[j][k] = -INF;//两个最值存储
                        for(int u = 0 ; u < 4 ; u ++)
                        {
                            int d = distance[u];
                            if (d > d1[j][k]) d2[j][k] = d1[j][k], d1[j][k] = d;
                            else if (d != d1[j][k] && d > d2[j][k]) d2[j][k] = d;
                        }
                        
                    }
                    
                }
            }
        }
    }
    
    int lca(int a, int b , int w)
    {
        static int distance[N * 2];
        int cnt = 0 ;
        if(depth[a] < depth[b])swap(a,b);
        for(int k = 16 ; k >= 0 ;k--)
        {
            if(depth[fa[a][k]] >= depth[b])
            {
                distance[cnt ++] = d1[a][k];
                distance[cnt ++] = d2[a][k];
                a = fa[a][k];
            }
        }
        if(a != b)
        {
            for(int k = 16 ; k >= 0 ; k --)
            
                if(fa[a][k] != fa[b][k])
                {
                  
                    distance[cnt ++] = d1[a][k];
                    distance[cnt ++] = d2[a][k];
                    distance[cnt ++] = d1[b][k];
                    distance[cnt ++] = d2[b][k];
                    //先存进来 
                    a = fa[a][k];
                    b = fa[b][k];
                }
            
            distance[cnt ++] = d1[a][0];
            distance[cnt ++] = d1[b][0];
            
        }
        int dist1 = -INF , dist2 = -INF;
        for(int i = 0 ; i < cnt ; i ++)
        {
            int d = distance[i];
            if(d > dist1) dist2 = dist1 , dist1 = d;
            else if(d != dist1 && d > dist2) dist2 = d;
        }
        if(w > dist1) return w-dist1;
        if(w > dist2) return w -dist2;
        return INF;
        
    }
    int main()
    {
        cin >> n >> m;
        for(int i = 0 ; i < m ; i++)
        {
            int a ,b ,c;
         scanf("%d%d%d", &a, &b, &c);
            edge[i] = {a,b,c};
        }
        LL sum = kruskal();//返回最小生成树 权值总和
        
        bulid();//建立最小生成树
        dfs();//初始化得到每段最大值和严格次大值
        
        LL res = 1e18;
        
        for(int i  = 0 ; i < m ; i ++)
        {
            if(!edge[i].ft)
            {
                 int a = edge[i].a, b = edge[i].b, w= edge[i].w;
                res = min(res,sum + lca(a,b,w));
            }
        }
        printf("%lld
    ", res);
        
        return 0;
        
    }
    
    
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