• [模板] dfs序, 树链剖分, 换根


    树链剖分

    树链剖分是一种对树的分治, 可以把树上的任意一条链分解为 (O(log n)) 条在dfs序上相邻的子链, 便于数据结构(如线段树)来维护.

    另外, 子树在dfs序上也是一个连续的区间, 同样可以利用数据结构维护.

    重链剖分保证了一些性质:

    1. 每个点到根的重链条数为 (O(log n)).

    Code

    //sgt: 
    // chg(v,l,r,rt,rl,rr) 区间修改
    // que(l,r,rt,rl,rr) 区间查询
    //树剖
    int sz[nsz],fa[nsz],son[nsz],dep[nsz];//got through dfs1
    int dfn[nsz],pd=0,idfn[nsz],top[nsz];//got through dfs2
    void dfs1(int p){
    	sz[p]=1;
    	forg(p,i,v){
    		if(v==fa[p])continue;
    		fa[v]=p,dep[v]=dep[p]+1;
    		dfs1(v);
    		sz[p]+=sz[v];
    		if(son[p]==0||sz[v]>sz[son[p]])son[p]=v;
    	}
    }
    void dfs2(int p){
    	dfn[++pd]=p,idfn[p]=pd;
    	top[p]=(p==son[fa[p]]?top[fa[p]]:p);
    	if(son[p])dfs2(son[p]);
    	forg(p,i,v){
    		if(v==fa[p]||v==son[p])continue;
    		dfs2(v);
    	}
    }
    
    //query template
    void treec(int x,int y,int v){	
    	while(top[x]!=top[y]){
    		if(dep[top[x]]<dep[top[y]])swap(x,y);
    //do something
    		chg(v,idfn[top[x]],idfn[x],1,1,n);
    //end
    		x=fa[top[x]];
    	}
    	if(dep[x]<dep[y])swap(x,y);
    //also do sth
    	chg(v,idfn[y],idfn[x],1,1,n);
    //end
    }
    

    例题: luogu3384-【模板】树链剖分

    #include<cstdio>
    #include<iostream>
    #include<cmath>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    #include<set>
    #include<map>
    using namespace std;
    #define rep(i,l,r) for(register int i=(l);i<=(r);++i)
    #define repdo(i,l,r) for(register int i=(l);i>=(r);--i)
    #define il inline
    typedef double db;
    typedef long long ll;
    
    //---------------------------------------
    const int nsz=1e5+50;
    int n,m,r,nmod,line[nsz];
    
    //g
    struct te{int t,pr;}edge[nsz*2];
    int hd[nsz],pe=1;
    void adde(int f,int t){edge[++pe]=(te){t,hd[f]};hd[f]=pe;}
    void adddb(int f,int t){adde(f,t);adde(t,f);}
    #define forg(p,i,v) for(int i=hd[p],v=edge[i].t;i;i=edge[i].pr,v=edge[i].t)
    
    
    //sgt
    void addv(int &a,int b){a=(a+b)%nmod;}
    struct tnd{int sum,tag;}tree[nsz*4];
    #define ls(p) ((p)<<1)
    #define rs(p) (((p)<<1)|1)
    void addp(int p,int v,int l){addv(tree[p].sum,(ll)v*l%nmod);addv(tree[p].tag,v);}
    void pushd(int p,int l1,int l2){
    	int tmp=tree[p].tag;
    	addp(ls(p),tmp,l1);
    	addp(rs(p),tmp,l2);
    	tree[p].tag=0;
    }
    
    void chg(int v,int l,int r,int rt,int rl,int rr){
    	if(l<=rl&&rr<=r){addp(rt,v,rr-rl+1);return;}
    	int mid=(rl+rr)>>1;
    	if(l<=mid)chg(v,l,r,ls(rt),rl,mid);
    	if(r>mid)chg(v,l,r,rs(rt),mid+1,rr);
    	addv(tree[rt].sum,(ll)v*(min(r,rr)-max(l,rl)+1)%nmod);
    }
    int que(int l,int r,int rt,int rl,int rr){
    	if(l<=rl&&rr<=r){return tree[rt].sum;}
    	int mid=(rl+rr)>>1,res=0;
    	if(tree[rt].tag)pushd(rt,mid-rl+1,rr-mid);
    	if(l<=mid)res=que(l,r,ls(rt),rl,mid);
    	if(r>mid)addv(res,que(l,r,rs(rt),mid+1,rr));
    	return res;
    }
    void pr(int rt,int rl,int rr){
    	printf("rt=%d rl=%d rr=%d sum=%d tag=%d
    ",rt,rl,rr,tree[rt].sum,tree[rt].tag);
    	if(rl==rr)return;
    	int mid=(rl+rr)>>1;
    	pushd(rt,mid-rl+1,rr-mid);
    	pr(ls(rt),rl,mid);
    	pr(rs(rt),mid+1,rr);
    }
    
    //树剖
    int sz[nsz],fa[nsz],son[nsz],dep[nsz];//got through dfs1
    int dfn[nsz],pd=0,idfn[nsz],top[nsz];//got through dfs2
    void dfs1(int p){
    	sz[p]=1;
    	forg(p,i,v){
    		if(v==fa[p])continue;
    		fa[v]=p,dep[v]=dep[p]+1;
    		dfs1(v);
    		sz[p]+=sz[v];
    		if(son[p]==0||sz[v]>sz[son[p]])son[p]=v;
    	}
    }
    void dfs2(int p){
    	dfn[++pd]=p,idfn[p]=pd;
    	top[p]=(p==son[fa[p]]?top[fa[p]]:p);
    	if(son[p])dfs2(son[p]);
    	forg(p,i,v){
    		if(v==fa[p]||v==son[p])continue;
    		dfs2(v);
    	}
    }
    
    int treeq(int x,int y){
    	int res=0;
    	while(top[x]!=top[y]){
    		if(dep[top[x]]<dep[top[y]])swap(x,y);
    		addv(res,que(idfn[top[x]],idfn[x],1,1,n));
    		x=fa[top[x]];
    	}
    	if(dep[x]<dep[y])swap(x,y);
    	addv(res,que(idfn[y],idfn[x],1,1,n));
    	return res;
    }
    
    void treec(int x,int y,int v){	
    	while(top[x]!=top[y]){
    		if(dep[top[x]]<dep[top[y]])swap(x,y);
    		chg(v,idfn[top[x]],idfn[x],1,1,n);
    		x=fa[top[x]];
    	}
    	if(dep[x]<dep[y])swap(x,y);
    	chg(v,idfn[y],idfn[x],1,1,n);
    }
    
    void init(){
    	dfs1(r),dfs2(r);
    	rep(i,1,n)chg(line[i],idfn[i],idfn[i],1,1,n);
    }
    
    int main(){
    	ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0);
    	cin>>n>>m>>r>>nmod;
    	rep(i,1,n)cin>>line[i];
    	int a,b,c,d;
    	rep(i,1,n-1)cin>>a>>b,adddb(a,b);
    	init();
    //	pr(1,1,n);
    	rep(i,1,m){
    		cin>>a>>b;
    		switch(a){
    			case 1:
    				cin>>c>>d;
    				treec(b,c,d%nmod);
    				break;
    			case 2:
    				cin>>c;
    				cout<<treeq(b,c)<<'
    ';
    				break;
    			case 3:
    				cin>>c;
    				chg(c%nmod,idfn[b],idfn[b]+sz[b]-1,1,1,n);
    				break;
    			case 4:
    				cout<<que(idfn[b],idfn[b]+sz[b]-1,1,1,n)<<'
    ';
    				break;
    		}
    //		printf("oper %d
    ",i);
    //		pr(1,1,n);
    	}
    	return 0;
    }
    

    换根

    换根对于链显然没有影响.

    对于子树, 判断 ( ext {lca}(rt,u))(u) 的关系. 发现换根后的子树为原子树/原子树的补集. 讨论之后同子树查询.

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