此题为本人在Codeforces上独立AC的第一道洛谷紫色难度的题目,极具纪念意义,特此发布题解。
题意简述
给定一棵无边权的树,初始点权均为0,保证除根节点外其余节点的度数不超过2。执行m次操作,每次操作为以下两种操作之一:(1)0 u x d 将距离节点u不超过d的点的权值加上x;(2)1 u 查询节点u的权值。
算法概述
显然,树的形态就是根上挂了很多条链,考虑利用这个形态的特殊性。
首先,如果距离d以内的点均与u在同一条链上,那么很好处理,直接线段树维护链上的区间权值即可,因为同一条链上的点dfs序是连续的,以下用id[u]表示节点u的dfs序。
但是这道题并没有那么简单,这个d完全有可能超过dep[u],那么就会绕过根影响到u所在的链以外的点,如果直接将链以外的点的权值也一同处理了,则时间复杂度显然不行。
考虑在根上挂标记,将需要增加的点权暂时保留在根上。以val[i]表示距离根i以内的点需要加上的权值,这个定义等价于深度小于等于i的点需要加上的权值(定义根节点深度为0)。
我们用dep[u]表示节点u的深度,那么在查询节点u时,其保留在根上的还需增加的点权即为val[dep[u],dep[u]+1,…,n-1](一共n个节点,深度最大为n-1),也就是一段后缀和,故我们可以用树状数组维护。
于是,我们就得到了一个可以很好解决这个问题的算法:
对于修改操作:若d<dep[u],直接线段树维护即可;若d>=dep[u],则先在根上加标记,val[d-dep[u]]加上x,然后处理链,由于在根上加了标记之后,原链上距离根d-dep[u]以内的点已经被覆盖了,所以考虑有没有过多覆盖(即覆盖的范围超出了本来需要修改的范围),这显然不可能(反证:若过多覆盖,即d-dep[u]>dep[u]+d => dep[u]<0,矛盾!)。所以已覆盖的范围是必然小于等于我们原本需要覆盖的范围的,那么我们只需考虑还需修改的范围(但是已覆盖的范围可能已经包括了链的末端,所以还需要特判)。这个范围的顶端显然是链顶(id[u]-dep[u]+1)加上已覆盖的范围(d-dep[u]),即id[u]-2*dep[u]+d+1,而末端可能为原链的链尾(id[u]+len[ch[u]]-dep[u]),也有可能是id[u]+d,两者相比较一下取小即可。然后对于这个范围,用线段树做一下区间修改即可。
为了快速得到链尾,我们可以预处理出ch[u]表示节点u所在的链的编号,len[i]表示编号为i的链的长度,即链尾节点的深度。
对于查询操作:一部分是已修改的权值,直接线段树单点查询即可,另一部分是待修改的权值,被我们挂在根上,故树状数组区间查询后缀和即可。
还有一个细节需要注意,由于树状数组维护的下标范围是从1开始的,而我们的深度最小是0,所以我们需要在对树状数组执行操作时的下标整体后移一位。
时间复杂度O(mlogn)。
参考代码
#include <iostream> #include <cstdio> #include <cstring> #include <algorithm> using namespace std; typedef long long ll; const int N=1e5+10; struct Edge{ int to,next; }edge[N<<1];int idx; int h[N]; void add_edge(int u,int v){edge[++idx]={v,h[u]};h[u]=idx;} struct Segment_Tree{ int l,r; ll sum; ll add; #define l(p) tree[p].l #define r(p) tree[p].r #define sum(p) tree[p].sum #define add(p) tree[p].add }tree[N<<2]; void push_up(int p){sum(p)=sum(p<<1)+sum(p<<1|1);} void spread(int p) { if(add(p)) { sum(p<<1)+=add(p)*(r(p<<1)-l(p<<1)+1); sum(p<<1|1)+=add(p)*(r(p<<1|1)-l(p<<1|1)+1); add(p<<1)+=add(p); add(p<<1|1)+=add(p); add(p)=0; } } void build(int p,int l,int r) { l(p)=l,r(p)=r; if(l==r)return; int mid=l+r>>1; build(p<<1,l,mid); build(p<<1|1,mid+1,r); } void change(int p,int l,int r,int v) { if(l<=l(p)&&r>=r(p)) { sum(p)+=(ll)v*(r(p)-l(p)+1); add(p)+=v; return; } spread(p); int mid=l(p)+r(p)>>1; if(l<=mid)change(p<<1,l,r,v); if(r>mid)change(p<<1|1,l,r,v); push_up(p); } int query(int p,int pos) { if(l(p)==r(p))return sum(p); spread(p); int mid=l(p)+r(p)>>1; if(pos<=mid)return query(p<<1,pos); else return query(p<<1|1,pos); } int dep[N],id[N]; int len[N],ch[N]; int timestamp,cnt; void dfs(int p,int f,int ch_id) { id[p]=++timestamp; dep[p]=dep[f]+1; ch[p]=ch_id; //处理链的编号 len[ch_id]=max(len[ch_id],dep[p]); //每条链的最大深度 for(int i=h[p];~i;i=edge[i].next) { int to=edge[i].to; if(to==f)continue; dfs(to,p,ch_id); } } void init() { dep[1]=0; id[1]=++timestamp; for(int i=h[1];~i;i=edge[i].next) { int to=edge[i].to; dfs(to,1,++cnt); } } int tr[N]; int n,m; int lowbit(int x){return x&-x;} void add_tree(int x,int y){for(;x<=n;x+=lowbit(x))tr[x]+=y;} int ask(int x) { int ans=0; for(;x;x-=lowbit(x))ans+=tr[x]; return ans; } int main() { scanf("%d%d",&n,&m); memset(h,-1,sizeof h); for(int i=1;i<=n-1;i++) { int u,v;scanf("%d%d",&u,&v); add_edge(u,v); add_edge(v,u); } init(); build(1,1,n); while(m--) { int tp;scanf("%d",&tp); if(!tp) //修改操作 { int u,x,d;scanf("%d%d%d",&u,&x,&d); if(u==1)add_tree(d+1,x); //根节点直接特殊处理,d+1是下标后移一位 else if(d<dep[u]) //完全在链上的情况 change(1,max(id[u]-d,id[u]-dep[u]+1),min(id[u]+len[ch[u]]-dep[u],id[u]+d),x); //顶端取max,末端取min else //需要在根上挂标记的情况 { add_tree(d-dep[u]+1,x); //处理根上的标记,+1同样也是因为下标后移一位 if(id[u]+len[ch[u]]-dep[u]<id[u]+d-2*dep[u]+1)continue; //链尾<未被覆盖的第一个点,即链尾已被覆盖 change(1,id[u]+d-2*dep[u]+1,min(id[u]+len[ch[u]]-dep[u],id[u]+d),x); //末端取min } } else //查询操作 { int u;scanf("%d",&u); int ans=query(1,id[u]); //已经被修改的部分 int sum=ask(n)-ask(dep[u]); //还保留在根上的待修改部分,范围是[dep[u],n-1],下标后移一位[dep[u]+1,n] //由于树状数组查询的是前缀和,所以查询1~n和1~dep[u]相减即可。 printf("%d ",ans+sum); //两部分相加即为答案 } } return 0; }