NOIP2016提高组 天天爱跑步

 ̄綄美尐妖づ 提交于 2019-11-28 11:22:19

(树上差分 \(+\) \(LCA\)\(O(Mlog_2N)\)


调了两个小时,最后发现把\(lca\)里的\(y\)写成\(x\)了,当场去世。

首先下几个定义:

  1. \(dis[x]\)\(x\)到根节点的距离。由于边权都是\(1\),所以\(dis[x] = dep[x]\)
  2. \(LCA(x, y)\)\(x, y\) 的最近公共祖先
  3. \(LCA(x, y)\ down\)\(x, y\) 的最近公共祖先在往\(y\)的放下下去一格(这里不懂可以看下面的图)
  4. \(ans[x]\) 为这个点的答案
  5. 我们称玩家跑的路线为"一条路径"

对于第\(i\)个玩家,发现可以将从\(S_i\)\(T_i\)的路径分成两条链:

  1. \(S_i\)\(LCA(S_i, T_i)\)
  2. \(LCA(S_i, T_i)\ down\)\(T_i\) (这里不算\(LCA\),不然会重复两次 )

不太理解的同学看这张图,设\(S_i = 6, T_i = 8\)。其中$ LCA(6, 8) down = 5$

然后我们进行分类讨论:

从起点出发,终点在第一条链上(上升链):

考虑一个玩家\(i\)对答案的贡献:

这条玩家的起点为\(S_i\) ,终点为 \(LCA(S_i, T_i)\)

考虑它对答案的贡献只存在于这条链上(因为它只走过这条链上的点):

设在这条链上存在一点\(x\),且到\(x\)点刚好为\(W_x\)秒,则有:

\(dis[S_i] - dis[x] = W_x\)

转换一下(把能从\(x\)直接得到的放在一边,需要统计的放在另一边):

\(dis[x] + W_x = dis[S_i]\)

考虑一个点得到的答案:

也就是说,当存在一个路径\(S_y, T_y\)使得:

\(dis[x] + W_x = dis[S_y]\)的时候,就看见了一个人\(ans[x]++\)


那我们只要建立一个数组\(d1\) , \(d1[x][a]\) 表示以x为节点的答案统计中, \(a\)这个值出现了多少次。

那么,\(ans[x] = d1[x][W_x]\)


但注意了,这条线到 \(LCA(S_y, T_y)\) 会拐弯,\(y\)这个人对 \(LCA(S_i, T_i)\)的上面的节点答案是没有贡献的。


我们总结一下:

对于一条线的上升部分的处理,我们需要:

对于\(S_i\)\(LCA(S_i, T_i)\) 这条链上的所有点\(b\),让\(d1[b][dis[S_i]]++\)

这不就是树上差分吗?

我们还发现\(d1\)的第一维可以滚动掉,然后用一遍\(dfs\)动态维护这个次数。

从起点出发,终点在第二条链上(下降链):

这里,我们可以用第一条链的思路进行思考,只不过改变一下细节。

考虑一个玩家\(i\)对答案的贡献:

这条玩家的起点为\(LCA(S_i, T_i)\ down\) ,终点为 \(T_i\)

考虑它对答案的贡献只存在于这条链上(因为它只走过这条链上的点):

设在这条链上存在一点\(x\),且到\(x\)点刚好为\(W_x\)秒,则有:

\(dis[S_i] + dis[x] - 2 * dis[LCA(S_i, T_i)] = W_x\)

转换一下:(把能从\(x\)直接得到的放在一边,需要统计的放在另一边):

\(W_x - dis[x] = dis[S_i] - 2 * dis[LCA(S_i, T_i)]\)

考虑一个点得到的答案:

也就是说,当存在一个条路径\(S_y,\)使得:

\(W_x - dis[x] = dis[S_y] - 2 * dis[LCA(S_y, T_y)]\)的时候,就看见了一个人\(ans[x]++\)


我们建立一个数组\(d2\) , \(d2[x][a]\) 以x为节点的答案统计中, \(a\)这个值出现了多少次。

那么,\(ans[x] = d2[x][W_x]\)


我们总结一下:

对于一条线的上升部分的处理,我们需要:

对于\(LCA(S_i, T_i)\ down\)\(T_i\) 的这条链上的所有点\(b\),让\(d1[b][dis[S_i] - 2 * dis[LCA(S_i, T_i)]]++\)

同理,我们这里也可以使用树上差分。

这里需要注意的一点是:\(dis[S_i] - 2 * dis[LCA(S_i, T_i)]\) 可能是负数,为了不让数组越界,我们可以加一个偏移量

这种特殊(需要二维数组,滚动数组优化后)的树上差分如下:

  1. 存下所有点的操作序列。
  2. 每次到一个点的时候,把它的所有操作执行一遍。
  3. 注意一个特殊的点,这里可能会统计掉其他子树(旁支),所以只需开始进入的时候存一个,回溯的时候存一个,两数相减即为答案。

代码实现(我用的是倍增求LCA):

#include <cstdio> #include <iostream> #include <vector> using namespace std; typedef pair<int, int> PII; const int N = 300005, M = N << 1, L = 19; int n, m, fa[N][L], dis[N];  //d1的下表值域是(0 ~ 2n)的 int d1[N << 1], d2[N << 1], ans[N], w[N];  //op1, op2 分别是 d1, d2 的操作序列 //Pair(下表的值,要加的次数) vector<PII> op1[N], op2[N];   //链式前向星 int head[N], numE = 0; struct Edge{     int next, to; }e[M]; void addEdge(int from, int to){     e[++numE].next = head[from];     e[numE].to = to;     head[from] = numE; } //预处理dfs void dfs_(int u, int last){     fa[u][0] = last;     for(int i = 1; fa[u][i - 1]; i++)         fa[u][i] = fa[fa[u][i - 1]][i - 1];     for(int i = head[u]; i; i = e[i].next){         int v = e[i].to;         if(v == last) continue;         dis[v] = dis[u] + 1;         dfs_(v, u);     } } //倍增求LCA int lca(int x, int y){     if(dis[x] < dis[y]) swap(x, y);     for(int i = L - 1; ~i; i--)         if(dis[x] - (1 << i) >= dis[y])             x = fa[x][i];     if(x == y) return x;     for(int i = L - 1; ~i; i--)         if(fa[x][i] != fa[y][i])             x = fa[x][i], y = fa[y][i];     return fa[x][0]; } //添加操作序列 void update(int s, int t){     int p = lca(s, t);     op1[s].push_back(make_pair(dis[s], 1));     op1[fa[p][0]].push_back(make_pair(dis[s], -1));     op2[t].push_back(make_pair(dis[s] - 2 * dis[p] + n, 1));     op2[p].push_back(make_pair(dis[s] - 2 * dis[p] + n, -1)); } //最后一遍dfs求答案 void dfs(int u, int last){     //v1, v2 就是我们寻找的值     int v1 = w[u] + dis[u], v2 = w[u] - dis[u] + n;     int res1 = d1[v1], res2 = d2[v2];     for(int i = head[u]; i; i = e[i].next){         int v = e[i].to;         if(v == last) continue;         dfs(v, u);     }     //加入操作     for(int i = 0; i < op1[u].size(); i++)         d1[op1[u][i].first] += op1[u][i].second;     for(int i = 0; i < op2[u].size(); i++)         d2[op2[u][i].first] += op2[u][i].second;     ans[u] = (d1[v1] - res1) + (d2[v2] - res2); } int main(){     scanf("%d%d", &n, &m);     for(int i = 1; i < n; i++){         int u, v; scanf("%d%d", &u, &v);         addEdge(u, v); addEdge(v, u);     }      for(int i = 1; i <= n; i++)         scanf("%d", w + i);     dfs_(1, 0);     for(int i = 1; i <= m; i++){         int s, t; scanf("%d%d", &s, &t);         update(s, t);     }     dfs(1, 0);     for(int i = 1; i <= n; i++)         printf("%d ", ans[i]);     return 0; }

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