• 模板:树链剖分


    “如果你会了树上dp,还会线段树……”

    “没错!我都会啊!”

    “……那你为什么写不出树链剖分?”

    “???”

    ——by勇者和路由器的对话,今天二位仍然过得十分愉快

    ————————————————————————————

    因为路由器编不出来什么好题面了,所以就扔上来了一个模板题然后和勇者去玩了。

    (下面有树链剖分的板子代码+注释,这里只提供讲解)

    [ZJOI2008]树的统计Count:http://www.cnblogs.com/luyouqi233/p/7886531.html

    我们发现题中要求的内容类似于线段树:单点修改,区间询问。

    但是,这是一棵树啊!我们怎么才能在树上建一个只适用于一维的数据结构呢?

    我们要抛弃线段树吗?

    ……

    那么我们要试图把树拍扁成一维的吗?

    ……只能这样了。

    其实拍扁成一维并不难想,考虑当树为一条链的时候吗,我们就直接上线段树即可。

    那么类比一棵完整的树时,我们就把它分解成一条一条链然后拼在一起线段树维护即可。

    关键问题在于要如何分解成链才能使得我们查询既快捷又方便呢?

    这里当然就是树链剖分的活啦!

    树链剖分:

    概念:

    定义size(X)为以X为根的子树的节点个数。 ž令V为U的儿子节点中size值最大的节点,那么边(U,V)被称为重边,树中重边之外的边被称为轻边。

    我们称某条路径为重路径,当且仅当它全部由重边组成。

    性质:

    性质 1:轻边(U,V),size(V)<=size(U)/2。

    ž性质 2:从根到某一点的路径上,不超过O(logN)条轻边,不超过O(logN)条重路径。

    对于性质1,我们肉眼观察法和反证法都能解决。

    对于性质2就不是那么明显了,我们来证明一下:

    由性质1可知,每经过一条轻边,子树的节点个数至少减少一半,所以至多经过 O (log n ) 条轻边。

    而进入(或从……出去)一条重路径,一定需要经过一条轻边,所以至多经过 O (log n ) 条重路径。

    有了以上两个性质之后,我们就可以发现这种分法的优越性了,我们仅仅只需要搜大概logn级别即可。

    细节:

    预处理:

    我们具体需要求出7个值,分别为:

    对于节点u:

    父亲fa;

    深度dep;

    子树节点数size(又叫重量);

    重儿子son;

    所在重路径的顶部节点top;

    在序列的位置pos(下标)。

    对于序列的一个下标:

    对应树的位置idx。

    ——————————————————

    前四个朴素dfs即可解决,后三个根据节点的重儿子再dfs即可解决。

    注意:我们的目的是为了将树分解成重路径,所以第二次dfs建序列的时候要先加重儿子再管其他节点。

    求值:

    我们将u到v的路径分解成:

    当u与v不在同一个重路径时:

    (u所在的部分重路径)+(top[u]到top[v])+(v所在的部分重路径)。

    当u与v在同一个重路径时(显然不需要分解)

    按照上面的方法递归并且不断求出这些段的值完后汇总即可。

    那么我们就想先跳u为top[u]还是跳v为top[v]——方法就是,为了防止跳大了,跳得越少越好(比较top[u]和top[v]的dep即可)。

    例题(难度递增):

    BZOJ1036:[ZJOI2008]树的统计:http://www.cnblogs.com/luyouqi233/p/7886531.html

    BZOJ2243:[SDOI2011]染色:http://www.cnblogs.com/luyouqi233/p/7891126.html

    CC DGCD:Dynamic GCD:http://www.cnblogs.com/luyouqi233/p/7896160.html

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/luyouqi233/p/7886709.html
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