• DTQ2019-D1T2 括号树 题解


    1、暴力:10~20pts,复杂度 (O(n^4)),只能解决链

    暴力很容易就会了。

    因为只解决链,所以不用建树,用一个数组存就可以了,编号为 ii 的祖先恰好是(i-1) ,也就是说本身编号就是顺序的

    先套一重 for 枚举(i) ,代表从根节点走到了 (i)号节点。由于要计算 (1-i)中究竟有多少个子括号序列,所以我们还需要枚举左端点 (l)和右端点 (r) ,表示枚举到区间为 ([l,r]) 的子括号序列。然后还要写一个判断括号是否匹配的 (check) 子函数。子函数的复杂度为 (O(r-l))

    check子函数,开栈来判断即可。具体可以看这题

    3重循环套一个 check ,所以复杂度为 (O(n^4))。实际上是跑不满的,所以有望过 (n=200) 的数据。

    2、55pts,复杂度 (O(n)) ,只解决链

    O(1)计算呢

    注意,以下的例子第一个字符的下标均为 1


    例子1:
    ()()()
    

    我们发现, i=2的时候,对答案的贡献值为 1 。而 i=4 的时候,本身 ([3,4])就有一个满足要求的括号序列,在合并上前面的成为 ([1,4]),同样满足,于是对答案的贡献值就为 2 ,再加上前面 [1,2]本身有的括号序列,总共为 3 。

    i=6时同理,总共的贡献值为 3 ,加上前面的有 3+3=6种。其他位置均没有贡献。

    换句话说, i为 1-6 时对答案的贡献分别为 0,1,0,2,0,3 ,合并后的总答案为 0,1,1,3,3,6


    例子2:
    ())()
    

    继续前面的思想, i=2 时,对答案贡献 1 。而 i=3时,由于不满足成匹配的括号序列,所以没有贡献。而 i=5时,由于 i=3多了一个后括号, [1,3] 不匹配,导致 [1,5]成不了一个匹配的括号序列。故对答案的贡献仍为 1

    i为 1-5时对答案的贡献分别为 0,1,0,0,1 ,合并后的总答案为 0,1,1,1,2


    例子3:
    ()(())
    

    接着刚刚的分析, i=2时,贡献为 1,而 i=5时,由于 i=3 在中间断开,使 [1,5]不能匹配,所以贡献仍为 1 。

    当 i=6情况有了变化。我们发现 [1,2]是匹配的。故 [1,2],[3,6]能合成一个匹配的序列,故对答案贡献为 2。

    i为 1-6时对答案的贡献分别为 0,1,0,0,1,2,合并后的总答案为 0,1,1,1,2,4


    发现,一个后括号如果能匹配一个前括号,假设这个前括号的前 1 位同样有一个已经匹配了的后括号,那么我们势必可以把当前的匹配和之前的匹配序列合并,当前的这个后括号的贡献值,其实就等于前面那个后括号的贡献值 +1 !

    这是一个非常重要的结论,可以在递推过程中,直接完成 O(1) 计算贡献值!

    有了贡献值,当前位置答案总和就很好算了。很明显,第 i位的总和等于 i-1位的总和 加上 第 i位的贡献值。

    那怎么判断括号是否匹配呢? 我们同样可以用这题的思想开栈做。每次压入一个括号然后进行操作即可。

    就算后括号匹配了,那我又如何知道前括号的位置呢? 其实也很简单。我们把压入括号改一改,不压括号,取之而代,压入前括号的位置即可。判断是否匹配只需要看栈里有没有数即可。

    我们用 lst[i] 表示第 i位的贡献, sum[i]表示第 i 位的答案总合。那么就有:

    //s是栈,top是栈顶,手写栈貌似要快很多。
    
    if(c[i] == ')') //是后括号
    {
        if(top == 0) continue; //栈为空,则没有匹配
        int t = s[top]; //匹配的前括号的位置 
        lst[i] = lst[t - 1] + 1 //结论计算贡献值
        top --;
    }
    else if(c[i] == '(') s[++ top] = i; //是前括号,就压入它的位置 
    sum[i] = sum[i - 1] +  lst[i]; //计算总和 
    

    很容易发现,这样处理一个位置的总和其实是 O(1)的

    当然整个代码要放进一个循环里。完整代码如下:

    for(int i = 1; i <= n; i ++) //好吧只多了个循环....
    {
        if(c[i] == ')')
        {
            if(top == 0) continue; //判断栈是否为空 
            int t = s[top]; //匹配的前括号的位置 
            lst[i] = lst[t - 1] + 1 //结论计算贡献值
            top --;
        }
        else if(c[i] == '(') s[++ top] = i; //是前括号,就压入它的位置 
        sum[i] = sum[i - 1] +  lst[i]; //计算总和 
    } 
    

    2、100pts,复杂度 O(n),正解

    很明显,我们解决链的做法在树里有很多行不通的地方。

    困难主要出现在这 2个方面。

    首先,你没法遍历整颗树的时候编号是连续的。这代表着我们 lst[i] = lst[t - 1] + 1 这样计算是完全行不通了。

    其次,遍历一棵树必然会有递归和回溯。而处理链我们不考虑回溯,一直向下找就可以找完了。


    先看第一个问题

    虽然编号不连续了,但是你的括号序列一定是从父节点传递下来的!

    仔细一想,我们发现,在链的情况里,为什么能用 lst[i] = lst[t - 1] + 1 计算贡献?其实, t-1 就是 t的父亲节点!无非是 [t,i]的括号序列继承了 [1,t-1],也就是 [1,fa[t]]的括号序列!( fa[i]代表 i 的父亲)

    这条定则对于树完全适用。于是我们就可以修改一波原来的式子:

    lst[i] = lst[t - 1] + 1` ->−> `lst[x] = lst[fa[t]] + 1;
    

    当然计算总答案也要修改:

    sum[i] = sum[i - 1] + lst[i];` ->−> `sum[x] = sum[fa[x]] + lst[x];
    

    接下来考虑解决第二个问题:

    在树中遍历有回溯,回溯后栈里的信息可能就无法对应当前的版本...

    其实这个问题很容易解决。由于每次回溯只回溯一层,所以我们在回溯的时候,执行我们递归时相反的操作即可!

    比如,如果我们扫到右括号,递归时如果栈不为空,照理来说会弹出一个位置信息。

    那么我们就可以记录这个信息,回溯的时候再把它压回去,又变成了我们当前的版本。

    扫到左括号也一样。我们会压入一个位置信息,那么回溯时,直接弹出这个压入的信息就可以了!

    其实这也相当于“复原”操作,让栈里的信息永远留在我们现在的状态!

    递归代码就很好写了:

    //我使用的链表存图qwq,head,nxt,to都是链表所用(应该都看得懂吧?)
    
    void dfs(int x)
    {
        int tmp = 0;
        if(c[x] == ')')
        {
            if(top)
            {
                tmp = s[top];
                lst[x] = lst[fa[tmp]] + 1;
                -- top; 
            }
        }
        else if(c[x] == '(') s[++ top] = x; 
        sum[x] = sum[fa[x]] + lst[x]; //如上所述 
        for(int i = head[x]; i; i = nxt[i])
            dfs(to[i]); //递归 
        //回溯复原操作
        if(tmp != 0) s[++ top] = tmp; //不为 0 代表有信息被弹出 
        else if(top) -- top; 
        //为 0 代表没有弹出,如果栈不为空说明一定压入了一个信息,需要弹出这个信息复原 
    }
    

    完整代码

    #include<bits/stdc++.h>
    #define orz 0
    #define inf 0x3f3f3f3f
    #define ll long long
    #define maxn 500005;
    
    using namespace std;
    
    int n;
    char c[maxn];
    int head[maxn], nxt[maxn], to[maxn], cnt, fa[maxn];
    ll lst[maxn], sum[maxn], ans;
    int s[maxn], top;
    
    void add_edge(int u, int v)
    {
        nxt[++ cnt] = head[u];
        head[u] = cnt;
        to[cnt] = v;
    }
    
    void dfs(int x)
    {
        int tmp = 0;
        if(c[x] == ')')
        {
            if(top)
            {
                tmp = s[top];
                lst[x] = lst[fa[tmp]] + 1;
                -- top; 
            }
        }
        else if(c[x] == '(') s[++ top] = x; 
        sum[x] = sum[fa[x]] + lst[x]; //如上所述 
        for(int i = head[x]; i; i = nxt[i])
            dfs(to[i]); //递归 
        //回溯复原操作
        if(tmp != 0) s[++ top] = tmp; //不为 0 代表有信息被弹出 
        else if(top) -- top; 
        //为 0 代表没有弹出,如果栈不为空说明一定压入了一个信息,需要弹出这个信息复原 
    }
    
    int main()
    {
        scanf("%d", &n);
        scanf("%s", c + 1);
        for(int i = 2; i <= n; i ++)
        {
            int f;
            scanf("%d", &f);
            add_edge(f, i);
            fa[i] = f;
        }
        dfs(1);
        for(int i = 1; i <= n; i ++)
            ans ^= sum[i] * (ll)i;
        printf("%lld", ans);
        return orz;
    }
    

    不仅 ans要开 longlong , lst 和 sum 同样需要!否则你会被构造数据卡得崩溃...

    要做就做南波万
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