[CSP2019] 树的重心 解题报告

[CSP2019] 树的重心

题意

\(T\) 组数据 \((1 \le T \le 5)\), 每次给定一棵 \(n\) 个点的树 \((1 \le n \le 299995)\).
\(E\) 为树的边集, \(V'_x,\ V'_y\) 分别为删去边 \((x,y)\) 后 点 \(x\) 所在的点集和点 \(y\) 所在的点集.
\[ \sum_{(x,y) \in E} \left( \sum_{x \in V'_x} [x 是 V'_x 的重心] * x + \sum_{y \in V'_y} [y 是 V'_y 的重心] * y \right) \]

思路

40 pts

暴力枚举每一条边, 求重心即可.

100 pts

做法 1

总的思路是从枚举边变为枚举点,
具体操作 :
枚举每一个点 \(u\), 对该点的每一棵子树都处理出 \(w_i\) 表示, 该子树内权值为 \(i\) 的边的个数,
这里边的权值定义为 : 以 \(u\) 为根节点时, 删去这条边后, 删掉的节点个数.

再分类讨论当前枚举到的子树是不是权值最大的子树, 找到一个区间 \([l,r]\), 使删去的边的权值 \(e_i \in [l,r]\) 时, 点 \(u\) 为新树的重心, 用树状数组区间求和即可.

问题在于, 我们每次要独立地获得每个子树的边的数量, 所以就要用到线段树合并或者主席树, 不然的话每次重新获取子树的边的复杂度会达到 \(O(n^2)\), 然后本人线段树合并与主席树都不会, 所以....

做法 2

突破口 : 树的重心一定会在根节点的重路径上.
那么我们就可以预处理出重路径, 并用倍增优化, 枚举每一条边时换根转移信息即可.

代码


#include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int N=299995+7;
const int L=20;
int T,n,f[N],sz[N],son[N],ses[N],s[N][L+7];
ll ans;
int lst[N],nxt[2*N],to[2*N],tot;
void add(int x,int y){ nxt[++tot]=lst[x]; to[tot]=y; lst[x]=tot; }
void upd(int u){
  for(int i=1;i<=L;i++)
    s[u][i]=s[s[u][i-1]][i-1];
}  
void pre(int u,int fa){
  sz[u]=1; f[u]=fa;
  son[u]=ses[u]=0;
  for(int i=lst[u];i;i=nxt[i]){
    int v=to[i];
    if(v==fa) continue;
    pre(v,u);
    sz[u]+=sz[v];
    if(sz[v]>sz[son[u]]){
      ses[u]=son[u];
      son[u]=v;
    }
    else if(sz[v]>sz[ses[u]]) ses[u]=v;
  }
  s[u][0]=son[u];
  upd(u);
}
void work(int u){
  int tot=sz[u],rt=u;
  for(int i=L;i>=0;i--)
    if(tot-sz[s[u][i]]<=tot/2)
      u=s[u][i];
  if(sz[s[u][0]]<=tot/2) ans+=u;
  if(u!=rt&&sz[u]<=tot/2) ans+=f[u];
}
void run(int u,int fa){
  if(fa){ work(fa); work(u); }
  int flag=0,t1;
  if(n-sz[u]>sz[son[u]]){
    flag=1;
    t1=ses[u];
    ses[u]=son[u];
    son[u]=fa;
  }
  else if(n-sz[u]>sz[ses[u]]){
    flag=2;
    t1=ses[u];
    ses[u]=fa;
  }
  for(int i=lst[u];i;i=nxt[i]){
    int v=to[i];
    if(v==fa) continue;
    sz[u]+=sz[fa]-sz[v]; f[u]=v;
    if(v==son[u]) s[u][0]=ses[u];
    else s[u][0]=son[u];
    upd(u);
    run(v,u);
    sz[u]-=sz[fa]-sz[v]; f[u]=fa;
  }
  if(flag==1){
    son[u]=ses[u];
    ses[u]=t1;
  }
  else if(flag==2) ses[u]=t1;
  s[u][0]=son[u];
  upd(u);
} 
int main(){
  //freopen("cg.in","r",stdin);
  //freopen("cg.out","w",stdout);
  cin>>T;
  while(T--){
    scanf("%d",&n);
    memset(lst,0,sizeof(lst));
    tot=ans=0;
    int x,y;
    for(int i=1;i<n;i++){
      scanf("%d%d",&x,&y);
      add(x,y); add(y,x);
    }
    pre(1,0);
    run(1,0);
    printf("%lld\n",ans);
  }
  return 0;
}

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