严格次小生成树（lca + 倍增）

题目描述

小C最近学了很多最小生成树的算法，Prim算法、Kurskal算法、消圈算法等等。正当小C洋洋得意之时，小P又来泼小C冷水了。小P说，让小C求出一个无向图的次小生成树，而且这个次小生成树还得是严格次小的，也就是说：如果最小生成树选择的边集是EM，严格次小生成树选择的边集是ES，那么需要满足：(value(e)表示边e的权值) ∑e∈EM​​value(e)<∑e∈ES​​value(e)

这下小 C 蒙了，他找到了你，希望你帮他解决这个问题。

输入输出格式

输入格式：

第一行包含两个整数N 和M，表示无向图的点数与边数。 接下来 M行，每行 3个数x y z 表示，点 x 和点y之间有一条边，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)

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首先用kruskal做一下最小生成树，把这些边称为“树边”，其余的为”非树边“，将每一条边权为v的非树边加到生成树中，则形成一个环，设环上的最大边和次大边分别为val1，val2，则显然：

当 val1 < v 时 sum + v - val1 就是一个候选答案；

当 val1 = v 时 sum + v - val2 就是一个候选答案；

比较所有的候选答案，最小的即是该题的解。那么问题就转换成：如何求环上的最大边和次大边；

可以用lca来写，f[i][k]表示点i向上跳2的k次方所对应的点，dis1[i][k] 和 dis2[i][k] 分别表示点i向上跳2的k次方所对应的最大边和次大边,则显然：

f[i][k] = f[f[i][k - 1]][k - 1];
dis1[i][k] = max(dis1[i][k - 1],dis1[f[i][k - 1]][k - 1]);
if(dis1[i][k - 1] == dis1[f[i][k - 1]][k - 1])
　　dis2[i][k] = max(dis2[i][k - 1],dis2[f[i][k - 1]][k - 1]);
if(dis1[i][k - 1] > dis1[f[i][k - 1]][k - 1])
　　dis2[i][k] = max(dis2[i][k - 1],dis1[f[i][k - 1]][k - 1]);
if(dis1[i][k - 1] < dis1[f[i][k - 1]][k - 1])
　　dis2[i][k] = max(dis1[i][k - 1],dis2[f[i][k - 1]][k - 1]);

初值为：

f[i][0] = father(i);
dis1[i][0] = edge.v;
dis2[i][0] = -INF(不存在)

最后求一下，时间为（mlogn + mlogm）；

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

#define ll long long
#define INF 0x3f3f3f3f
#define MAXN 1000010
#define MAXM 100010

inline int read() {
    int x = 0,ff = 1;
    char ch = getchar();
    while(!isdigit(ch)) {
        if(ch == '-') ff = -1;
        ch = getchar();
    }
    while(isdigit(ch)) {
        x = (x << 1) + (x << 3) + (ch ^ 48);
        ch = getchar();
    }
    return x * ff;
}

ll sum = 0;
int n,m,tem = INF,tot = 0,cnt = 0;
int vis[MAXN],fa[MAXN],lin[MAXN],deep[MAXN],f[MAXM][25],dis1[MAXM][25],dis2[MAXM][25];
struct tree {
    int x,y,v;
} t[MAXN];
struct edge {
    int y,v,next;
} e[MAXN];

inline bool cmp(tree x,tree y) {
    return x.v < y.v;
}

inline int get(int x) {
    return fa[x] == x ? x : (fa[x] = get(fa[x]));
}

inline void add(int xx,int yy,int vv) {
    e[++tot].y = yy;
    e[tot].v = vv;
    e[tot].next = lin[xx];
    lin[xx] = tot;
}

void Kruskal() {
    sort(t + 1,t + m + 1,cmp);
    for(int i = 1; i <= n; ++i)
        fa[i] = i;
    for(int i = 1; i <= m && cnt < n - 1; ++i) {
        int x = get(t[i].x),y = get(t[i].y);
        if(x != y) {
            vis[i] = true;
            sum += t[i].v;
            fa[x] = y;
            cnt++;
            add(t[i].x,t[i].y,t[i].v);
            add(t[i].y,t[i].x,t[i].v);
        }
    }

}

void BFS() {
    queue < int > q;
    q.push(1);
    deep[1] = 1;
    while(!q.empty()) {
        int x = q.front();
        q.pop();
        for(int i = lin[x],y; i ; i = e[i].next) {
            if(deep[y = e[i].y]) continue;
            deep[y] = deep[x] + 1;
            f[y][0] = x;
            dis1[y][0] = e[i].v;
            dis2[y][0] = -INF;
            q.push(y);
            for(int j = 1; j <= 20; ++j) {
                f[y][j] = f[f[y][j - 1]][j - 1];
                dis1[y][j] = max(dis1[y][j - 1],dis1[f[y][j - 1]][j - 1]);
                if(dis1[y][j - 1] == dis1[f[y][j - 1]][j - 1])
                    dis2[y][j] = max(dis2[y][j - 1],dis2[f[y][j - 1]][j - 1]);
                if(dis1[y][j - 1] > dis1[f[y][j - 1]][j - 1])
                    dis2[y][j] = max(dis2[y][j - 1],dis1[f[y][j - 1]][j - 1]);
                if(dis1[y][j - 1] < dis1[f[y][j - 1]][j - 1])
                    dis2[y][j] = max(dis1[y][j - 1],dis2[f[y][j - 1]][j - 1]);
            }

        }
    }
}

int lca(int x,int y) {
    if(deep[x] > deep[y]) swap(x,y);
    for(int i = 20; i >= 0; --i)
        if(deep[f[y][i]] >= deep[x])
            y = f[y][i];
    if(x == y)    return x;
    for(int i = 20; i >= 0; --i)
        if(f[x][i] != f[y][i])
            x = f[x][i],y = f[y][i];
    return f[x][0];
}

void cal(int x, int fa, int v) {
    int val1 = 0, val2 = 0;
    for(int i = 20; i >= 0; --i) {
        if(deep[f[x][i]] >= deep[fa]) {
            if (dis1[x][i] > val1) {
                val2 = val1;
                val1 = dis1[x][i];
            }
            val2  = max(val2, dis2[x][i]);
            x = f[x][i];
        }
    }
    if (val1 != v) tem = min(tem, v - val1);
    else tem = min(tem, v - val2);
}

int main() {
    n = read();
    m = read();
    for(int i = 1; i <= m; ++i) {
        t[i].x = read();
        t[i].y = read();
        t[i].v = read();
    }
    Kruskal();
    BFS();
    for(int i = 1; i <= m; ++i)
        if(!vis[i]) {
            int x = t[k].x,y = t[k].y;
            int fat = lca(x,y);
            cal(x,fat,v);
            cal(y,fat,v);
        }
    printf("%lld
",sum + tem);
    return 0;
}

.