【NIOIP2016提高】天天爱跑步(LCA+树上差分)

近几年复赛最难的树上问题了。

几个月前做是参照题解的方法,用了可持久化线段树在树上无脑维护和统计。

当时的做法早已忘记,于是回过来自己做了做,其实远没有那么难做,只要发现一些奇妙的性质。

对于一个玩家s->t,如图。

对于图中a点的观察员存在这样一个式子:w(a)=dep(a)-dep(lca)+dep(s)-dep(lca)。

对于图中b点的观察员存在这样一个式子:w(b)=(dep(s)-dep(lca))-(dep(b)-dep(lca))。

转化一下,对于a,有:w(a)-dep(a)=dep(s)-2*dep(lca)。也就是对于lca往下走的路径上的点满足这个性质。

对于b,有:w(b)+dep(b)=dep(s)。也就是对于s往上走的路径上的点满足这个性质。

于是看似很麻烦的统计问题被化简了:等式左端只与点i本身有关,右端对于每个玩家是一个定值,“时间”的影响被去掉了。

于是统计的话,就是s->t这条路径上所有满足上式的a,b。

可以想见,统计答案就是走到一个点i,然后统计目前已有多少个“w(i)-dep(i)”,以及多少个“w(i)+dep(i)”。

利用差分的思想,对于从lca往下走的路径,在t处将“dep(s)-2*dep(lca)”的计数加一,在lca处将其计数减一,那么这一段路上遍

历到每个节点时,满足上述式子的加上对应的计数即可。

同理,对于从s往上走的路径,在s处将“dep(s)”的计数加一,在lca处将其计数减一。

开三个变长数组,一个名为work,用于存所有从v往lca走的“dep(s)-2*dep(lca)”以及lca,一个名为work2,用于存所有从s往上走

到lca的“dep(s)”以及lca。

最后一个名为del,用于存当前节点需要把哪一个值的计数减一。

以work2为例,我们后序遍历整棵树,假如现在遍历到了i,我们先遍历它的一个儿子j,然后当儿子j递归回来后,i的答案加

上“w(i)+dep(i)”和“w(i)-dep(i)”遍历j前后计数之差。

然后将i的所有del进行操作,并把i的del清空。接下来遍历下一个儿子。进行类似的操作。

当所有的儿子遍历完,再来对i的work2操作,每次依然是加上对应计数前后之差,并且每操作一个work2,就在对应的lca的del加

入本次操作的值,等回到lca时就执行del操作。

work与此完全一致,之所以要分开统计,是为了避免“w(i)-dep(i)”与“w(i)+dep(i)”相同的情况。

特殊情况:若lca满足”w(lca)+dep(lca)=dep(s)“和“w(lca)-dep(lca)=dep(s)-2*dep(lca)”中的一个,那么必然两个都满足,所以在加入

work和work2时要特判减一。

注:此代码用了树剖求LCA,理论上可以节约时间空间。

#include<vector>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int MAXN=300005;

int N,M;
int np=0;
int w[MAXN];

int fa[MAXN];
int son[MAXN];
int top[MAXN];
int dep[MAXN];
int size[MAXN];
int last[MAXN];

int ans[MAXN];
int cnt[MAXN<<2];

struct edge{
	int to,pre;
}E[MAXN<<1];
struct data{
	int v,to;
};

vector<data>work[MAXN];
vector<data>work2[MAXN];
vector<int>del[MAXN];

char c,num[20];int ct;
void scan(int &x){
	for(c=getchar();c<'0'||c>'9';c=getchar());
	for(x=0;c>='0'&&c<='9';c=getchar())x=x*10+c-'0';
}
void print(int x){
	ct=0;
	if(!x)num[ct++]='0';
	while(x){num[ct++]=x%10+'0',x/=10;}
	while(ct--)putchar(num[ct]);
	putchar(' ');
}
void add(int u,int v){
	E[++np]=(edge){v,last[u]};
	last[u]=np;
}
void dfs1(int x){
	size[x]=1;
	for(int p=last[x];p;p=E[p].pre){
		int j=E[p].to;
		if(j==fa[x])continue;
		dep[j]=dep[x]+1; fa[j]=x;
		dfs1(j); size[x]+=size[j];
		if(size[j]>size[son[x]])son[x]=j;
	}
}
void dfs2(int x,int tp){
	top[x]=tp;
	if(!son[x])return;
	dfs2(son[x],tp);
	for(int p=last[x];p;p=E[p].pre){
		int j=E[p].to;
		if(j==fa[x]||j==son[x])continue;
		dfs2(j,j);
	}
}
int LCA(int u,int v){
	while(top[u]!=top[v]){
		if(dep[top[u]]<dep[top[v]])swap(u,v);
		u=fa[top[u]];
	}
	if(dep[u]>dep[v])swap(u,v);
	return u;
}
void calc(int x,int f){
	int sz;
	int ct1=cnt[w[x]-dep[x]+MAXN];//ct1是对应计数上一次的数量
	for(int p=last[x];p;p=E[p].pre){
		int j=E[p].to;
		if(j==f)continue;
		calc(j,x);//先遍历 
		ans[x]+=cnt[w[x]-dep[x]+MAXN]-ct1;//加上前后之差 
		sz=del[x].size();//执行del操作 
		for(int i=0;i<sz;i++)
			cnt[del[x][i]+MAXN]--;
		del[x].clear();//清空del数组 
		ct1=cnt[w[x]-dep[x]+MAXN];//更新ct1 
	}
	sz=work[x].size();//执行work操作,同时添加del操作 
	for(int i=0;i<sz;i++){
		cnt[work[x][i].v+MAXN]++;
		ans[x]+=cnt[w[x]-dep[x]+MAXN]-ct1;
		
		del[work[x][i].to].push_back(work[x][i].v);//添加del操作 
		
		int sz2=del[x].size();//依然要执行del操作 
		for(int i=0;i<sz2;i++)
			cnt[del[x][i]+MAXN]--;
		del[x].clear();
		
		ct1=cnt[w[x]-dep[x]+MAXN];
	}
	work[x].clear();
}void calc2(int x,int f){//完全相同,只是计算种类有区别 
	int sz;
	int ct2=cnt[w[x]+dep[x]+MAXN];
	for(int p=last[x];p;p=E[p].pre){
		int j=E[p].to;
		if(j==f)continue;
		calc2(j,x);
		ans[x]+=cnt[w[x]+dep[x]+MAXN]-ct2;
		sz=del[x].size();
		for(int i=0;i<sz;i++)
			cnt[del[x][i]+MAXN]--;
		del[x].clear();
		ct2=cnt[w[x]+dep[x]+MAXN];
	}
	sz=work2[x].size();
	for(int i=0;i<sz;i++){
		cnt[work2[x][i].v+MAXN]++;
		ans[x]+=cnt[w[x]+dep[x]+MAXN]-ct2;
		
		del[work2[x][i].to].push_back(work2[x][i].v);
		
		int sz2=del[x].size();
		for(int i=0;i<sz2;i++)
			cnt[del[x][i]+MAXN]--;
		del[x].clear();
		
		ct2=cnt[w[x]+dep[x]+MAXN];	
	}
	work2[x].clear();
}

int main(){
	scan(N);scan(M);
	for(int u,v,i=1;i<N;i++){
		scan(u);scan(v);
		add(u,v);add(v,u);
	}
	for(int i=1;i<=N;i++)scan(w[i]);
	dep[1]=1;dfs1(1);dfs2(1,1); //树剖求LCA优化 
	for(int u,v,lca,i=1;i<=M;i++){
		scan(u);scan(v);lca=LCA(u,v);
		work[v].push_back((data){dep[u]-2*dep[lca],lca});//从v走向lca 
		work2[u].push_back((data){dep[u],lca});//从u走向lca 
		if(dep[u]==w[lca]+dep[lca])ans[lca]-=1;//特判 
	}
	calc(1,0); calc2(1,0);//分别计数 
	for(int i=1;i<=N;i++)print(ans[i]);
	return 0;
}

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