【洛谷P2420】让我们异或吧

题目描述

异或是一种神奇的运算,大部分人把它总结成不进位加法.

在生活中…xor运算也很常见。比如,对于一个问题的回答,是为1,否为0.那么:

(A是否是男生 )xor( B是否是男生)=A和B是否能够成为情侣

好了,现在我们来制造和处理一些复杂的情况。比如我们将给出一颗树,它很高兴自己有N个结点。树的每条边上有一个权值。我们要进行M次询问,对于每次询问,我们想知道某两点之间的路径上所有边权的异或值。

输入输出格式

输入格式:

输入文件第一行包含一个整数N,表示这颗开心的树拥有的结点数,以下有N-1行,描述这些边,每行有3个数,u,v,w,表示u和v之间有一条权值为w的边。接下来一行有一个整数M,表示询问数。之后的M行,每行两个数u,v,表示询问这两个点之间的路径上的权值异或值。

输出格式:

输出M行,每行一个整数,表示异或值

输入输出样例

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输入样例#1

5

1 4 9644

2 5 15004

3 1 14635

5 3 9684

3

2 4

5 4

1 1

输出样例#1

975

14675

0

说明

对于40%的数据,有1 ≤ N,M ≤ 3000;

对于100%的数据,有1 ≤ N ,M≤ 100000。

算法:

LCA+数学

 

分析:

这道题乍眼一看感觉是带权值的最近公共祖先问题,但粗略计算后发现会超时,进一步分析,得到一些有关异或的规律,然后这就是一道暴力的题目。

 

引用一些大佬的资料:

根据题目中对“异或”的定义,我们可以得出异或的真值表,这里我们用a,b代表异或的两个元素,a^b代表a按位异或的值。

    a    b    a^b
    0    0    0
    0    1    1
    1    0    1
    1    1    0

我们发现,如果a==b,那么a^b就是0,否则式子的值就是1。

通过真值表,我们可以发现并证明异或的几个性质。

1.a^b==b^a

异或具有交换律

    a    b    a^b    b^a
    0    0    0        0
    0    1    1        1
    1    0    1        1
    1    1    0        0

2.a^b^c==a^(b^c)

异或具有结合律

    a    b    c    a^b^c    a^(b^c)
    0    0    0    0        0
    0    0    1    1        1
    0    1    0    1        1
    0    1    1    0        0
    1    0    0    1        1
    1    0    1    0        0
    1    1    0    0        0
    1    1    1    1        1

3.a^a==0

异或自己是0

    a    a^a
    0    0
    1    0

4.a^0=a

异或0还是0

    a    a^0
    0    0
    1    1

由以上四点性质,我们可以推出:

a^b^b = a^(b^b)

     =    a^0
    =    a

所以推出如下定理:

异或的逆运算是它本身!!!

讲一下对于本题的具体思路:对于这棵树,随意指定一个根节点,以此点来建树,维护每个点到根节点的距离,两个点u到v的树上路径一定为

u->lca(u,v)->v

第一个过程一定是一直向父亲节点前进,第二个过程一定是一直向儿子节点前进。

(lca(u,v)的定义为u,v的树上最近公共祖先)

那么最后查询的答案一定为

length[u]^length[v] anc^ length[lca(u,v)] anc^ length[lca(u,v)]

其中anc^为^的逆运算,由于之前已经推出anc^等价于^,而两次亦或的结果等价于原结果,所以最后的答案为:

length[u]^length[v]

此处不用考虑特判u或v是根节点的情况。

建树的时间复杂度为O(N),查询只需要O(1)的时间,最后程序的时间复杂度为O(N+M),空间复杂度为O(N)。

 

 

上代码:

 

 1 #include<cstdio>
 2 #define maxn 100010
 3 using namespace std;
 4 
 5 int n,m,tot,head[maxn],dis[maxn];
 6 struct node
 7 {
 8     int nxt,to,val;
 9 }edge[maxn<<1];
10 bool vis[maxn];
11 
12 int read()
13 {
14     int x=0,f=1;
15     char c=getchar();
16     while (c<48||c>57)
17         f=c=='-'?-1:1,c=getchar();
18     while (c>=48&&c<=57)
19         x=(x<<1)+(x<<3)+(c^48),c=getchar();
20     return x*f;
21 }
22 
23 void add(int c,int b,int a)
24 {
25     edge[++tot]=(node){head[a],b,c};
26     head[a]=tot;
27     edge[++tot]=(node){head[b],a,c};
28     head[b]=tot;
29 }
30 
31 int dfs(int u,int Xor)
32 {
33     dis[u]=Xor;
34     vis[u]=1;
35     for (int i=head[u];i;i=edge[i].nxt)
36         if (!vis[edge[i].to])
37             dfs(edge[i].to,Xor^edge[i].val);
38 }
39 
40 int main()
41 {
42     int i,j,k,u,v;
43     n=read();
44     for (i=1;i<=n-1;i++)
45         add(read(),read(),read());
46     m=read();
47     dfs(1,0);
48     while (m--)
49         printf("%d\n",dis[read()]^dis[read()]);
50     return 0;
51 }

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