LOJ #2718. 「NOI2018」归程（Dijkstra + Kruskal重构树 + 倍增）

题意

给你一个无向图，其中每条边有两个值 (l, a) 代表一条边的长度和海拔。

其中有 (q) 次询问（强制在线），每次询问给你两个参数 (v, p) ，表示在 (v) 出发，能开车经过海拔 (> p) 的边，其中 (le p) 的边只能步行，步行后不能继续开车了。

询问它到 (1) 号点最少要步行多远。

多组数据。(n le 200000~~ m,q le 400000) 。

题解

一个直观的想法，对于每次询问，我们保留 (>p) 的边，然后求出联通块。

求出它所在联通块到 (1) 距离最小的那个点，就是这次询问的答案。

到 (1) 距离的就是把 (1) 当做起点跑一遍单源最短路就行了，注意要用 (Dijkstra) ，(Spfa) 可以被卡掉。

复杂度就是 (O((n + m) log n)) 的。

这下我们只需要询问每个点所在联通块的最小值就行了。

不难想到，把边按海拔从大到小加入，然后用并查集维护联通块最小值。

这样的话就可以离线实现这个过程了。

由于强制在线，我们可以用 可持久化并查集 实现这个过程。但这样其实不好写，常数其实还有一点大。

我就介绍原题正解的做法，也就是 Kruskal重构树 。

(Kruskal) 重构树：

参考这个讲解。

考虑求 (Kruskal) 最小生成树的过程，每次我们枚举一条边然后连接两个点，

我们把这条边变成点，然后边权放到点权上去。我们将连接点所在的子树的根，连到这个点上。

这样有什么性质呢？

1. 二叉树
2. 原树与新树两点间路径上边权(点权)的最大值相等
3. 子节点的边权小于等于父亲节点(大根堆)
4. 原树中两点之间路径上边权的最大值等于新树上两点的 (LCA) 的点权。

这题就是最大生成树，所以是小根堆。

我们主要是可以用第三条性质（其实很好证明，也可以感性理解），(v) 所在 (> p) 的联通块就是 (v) 在重构树上满足点权 (>p) 最远的祖先所拥有的子树。

这棵树并不需要显式地建出来，直接隐式地用并查集维护就行了。

这样的话，我们用倍增预处理，并且在合并时每个节点记下子树的 (min) 值就行了。

时间复杂度是 (O(n log n)) 的。

代码

其实代码也很好写qwq

#include <bits/stdc++.h>

#define For(i, l, r) for(register int i = (l), i##end = (int)(r); i <= i##end; ++i)
#define Fordown(i, r, l) for(register int i = (r), i##end = (int)(l); i >= i##end; --i)
#define Set(a, v) memset(a, v, sizeof(a))
#define Cpy(a, b) memcpy(a, b, sizeof(a))
#define debug(x) cout << #x << ": " << x << endl
#define DEBUG(...) fprintf(stderr, __VA_ARGS__) 

using namespace std;

inline bool chkmin(int &a, int b) {return b < a ? a = b, 1 : 0;}
inline bool chkmax(int &a, int b) {return b > a ? a = b, 1 : 0;}

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

void File() {
    freopen ("return.in", "r", stdin);
    freopen ("return.out", "w", stdout);
}

int n, m;

const int N = 4e5 + 1e3, M = 8e5 + 1e3;

struct Edge {
    int u, v, a;

    inline bool operator < (const Edge &rhs) const {
        return a > rhs.a;
    }

} lt[N];

typedef pair<int, int> PII;
#define fir first
#define sec second
#define mp make_pair

namespace Dijkstra {

    int Head[N], Next[M], to[M], val[M], e = 0;

    void Init() { Set(Head, 0); e = 0; }

    inline void add_edge(int u, int v, int w) { to[++ e] = v; Next[e] = Head[u]; val[e] = w; Head[u] = e; }

	priority_queue<PII, vector<PII>, greater<PII> > P;
    bitset<N> vis; int dis[N];
    void Run() {
		vis.reset();
        Set(dis, 0x7f); dis[1] = 0; P.push(mp(0, 1));
        while (!P.empty()) {
            PII cur = P.top(); register int u = cur.sec; P.pop();
            if (vis[u]) continue ; vis[u] = true;

            for (register int i = Head[u]; i; i = Next[i]) {
                register int v = to[i];
                if (chkmin(dis[v], dis[u] + val[i])) 
                    P.push(mp(dis[v], v));
            }
        }
    }

}

namespace Kruskal {

    int mina[20][N], mind[N], to[20][N], fa[N], Logn, num = 0;

    void Init(int *bas) {
        For (i, 1, n)
            fa[i] = i, mind[i] = bas[i]; num = n;
    }

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

    inline int Min(int x, int y) {
        return x < y ? x : y;
    }

    void Build() {

        sort(lt + 1, lt + 1 + m);

        For (i, 1, m) {
            int x = lt[i].u, y = lt[i].v, alt = lt[i].a;

            int rtx = find(x), rty = find(y);
            if (rtx == rty) continue ;

            mind[++ num] = min(mind[rtx], mind[rty]);

            fa[num] = 
                to[0][rtx] = fa[rtx] = 
                to[0][rty] = fa[rty] = num;

            mina[0][rtx] = mina[0][rty] = alt;
        }

        Logn = ceil(log(num) / log(2));
        For (j, 1, Logn) For (i, 1, num) {
            to[j][i] = to[j - 1][to[j - 1][i]];
            mina[j][i] = Min(mina[j - 1][i], mina[j - 1][to[j - 1][i]]);
        }

    }

    inline int Query(int pos, int lim) {
        Fordown (i, Logn, 0)
            if (mina[i][pos] > lim) pos = to[i][pos];
        return mind[pos];
    }

}

int q, k, s;

int main () {
	File();

    int cases = read();
    while (cases --) {

        n = read(); m = read();

        Dijkstra :: Init();

        For (i, 1, m) {
            int u = read(), v = read(), l = read(), a = read();
            lt[i] = (Edge) {u, v, a};
            Dijkstra :: add_edge(u, v, l);
            Dijkstra :: add_edge(v, u, l);
        }
        Dijkstra :: Run();

        Kruskal :: Init(Dijkstra :: dis); Kruskal :: Build();
        
        q = read(); k = read(); s = read();
        int ans = 0;
        while (q --) {
            int v = (1ll * read() + k * ans - 1) % n + 1;
            int	p = (1ll * read() + k * ans) % (s + 1);

            printf ("%d
", ans = Kruskal :: Query(v, p));
        }

    }

#ifdef zjp_shadow
	cerr << (double) clock() / CLOCKS_PER_SEC << endl;
#endif

    return 0;
}