2020-2021:teams:legal_string:jxm2001:lct
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2020-2021:teams:legal_string:jxm2001:lct [2021/07/04 20:37] jxm2001 |
2020-2021:teams:legal_string:jxm2001:lct [2021/07/11 16:30] (当前版本) jxm2001 [子树信息维护] |
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|---|---|---|---|
| 行 1: | 行 1: | ||
| - | ====== 动态树 ====== | + | ====== LCT ====== |
| ===== 算法简介 ===== | ===== 算法简介 ===== | ||
| - | 动态树简称 LCT ，是一种动态维护森林连通性、路径信息的数据结构，时间复杂度为 $O\left(n\log n\right)$ | + | LCT 是一种动态维护森林连通性、路径信息的数据结构，时间复杂度为 $O\left(n\log n\right)$。 |
| ===== 算法思想 ===== | ===== 算法思想 ===== | ||
| 行 34: | 行 34: | ||
| ===== 代码模板 ===== | ===== 代码模板 ===== | ||
| - | <hidden 查看代码> | ||
| - | <code cpp> | ||
| - | struct Link_Cut_tree{ | ||
| - | int ch[MAXN][2],fa[MAXN],w[MAXN],s[MAXN]; | ||
| - | int Stack[MAXN],top; | ||
| - | bool flip[MAXN]; | ||
| - | #define lch(k) ch[k][0] | ||
| - | #define rch(k) ch[k][1] | ||
| - | void build(int *a,int n){ | ||
| - | _rep(i,1,n){ | ||
| - | ch[i][0]=ch[i][1]=fa[i]=0; | ||
| - | s[i]=w[i]=a[i]; | ||
| - | flip[i]=false; | ||
| - | } | ||
| - | } | ||
| - | void push_up(int k){ | ||
| - | s[k]=s[lch(k)]^s[rch(k)]^w[k];//自定义 | ||
| - | } | ||
| - | void push_flip(int k){ | ||
| - | swap(lch(k),rch(k)); | ||
| - | flip[k]^=1; | ||
| - | } | ||
| - | void push_down(int k){ | ||
| - | if(flip[k]){ | ||
| - | push_flip(lch(k)); | ||
| - | push_flip(rch(k)); | ||
| - | flip[k]=0; | ||
| - | } | ||
| - | } | ||
| - | bool isroot(int k){ | ||
| - | return lch(fa[k])!=k&&rch(fa[k])!=k; | ||
| - | } | ||
| - | void rotate(int k){ | ||
| - | int pa=fa[k],ga=fa[pa],dir; | ||
| - | dir=ch[pa][0]==k?0:1; | ||
| - | if(!isroot(pa))ch[ga][ch[ga][0]==pa?0:1]=k; | ||
| - | fa[k]=ga,fa[pa]=k; | ||
| - | if(ch[k][dir^1])fa[ch[k][dir^1]]=pa; | ||
| - | ch[pa][dir]=ch[k][dir^1],ch[k][dir^1]=pa; | ||
| - | push_up(pa); | ||
| - | } | ||
| - | void splay(int k){ | ||
| - | Stack[top=1]=k; | ||
| - | for(int i=k;!isroot(i);i=fa[i])Stack[++top]=fa[i]; | ||
| - | while(top)push_down(Stack[top--]); | ||
| - | while(!isroot(k)){ | ||
| - | int pa=fa[k],ga=fa[pa]; | ||
| - | if(!isroot(pa))rotate((ch[pa][0]==k)^(ch[ga][0]==pa)?k:pa); | ||
| - | rotate(k); | ||
| - | } | ||
| - | push_up(k); | ||
| - | } | ||
| - | void access(int k){ | ||
| - | for(int t=0;k;t=k,k=fa[k]){ | ||
| - | splay(k); | ||
| - | ch[k][1]=t; | ||
| - | push_up(k); | ||
| - | } | ||
| - | } | ||
| - | void makeroot(int k){ | ||
| - | access(k); | ||
| - | splay(k); | ||
| - | push_flip(k); | ||
| - | } | ||
| - | int findroot(int k){ | ||
| - | access(k);splay(k); | ||
| - | push_down(k); | ||
| - | while(ch[k][0])push_down(k=ch[k][0]); | ||
| - | splay(k); | ||
| - | return k; | ||
| - | } | ||
| - | void split(int u,int v){ | ||
| - | makeroot(u); | ||
| - | access(v); | ||
| - | splay(v); | ||
| - | } | ||
| - | void link(int u,int v){ | ||
| - | makeroot(u); | ||
| - | if(findroot(v)!=u)fa[u]=v; | ||
| - | } | ||
| - | void cut(int u,int v){ | ||
| - | split(u,v); | ||
| - | if(ch[v][0]==u&&ch[u][1]==0){ | ||
| - | ch[v][0]=fa[u]=0; | ||
| - | push_up(v); | ||
| - | } | ||
| - | } | ||
| - | void change(int k,int v){ | ||
| - | access(k);splay(k); | ||
| - | w[k]=v; | ||
| - | push_up(k); | ||
| - | } | ||
| - | }; | ||
| - | </code> | ||
| - | </hidden> | ||
| - | ===== 代码练习 ===== | ||
| - | |||
| - | ==== 路径信息维护 ==== | ||
| - | |||
| - | === 例题一 === | ||
| [[https://www.luogu.com.cn/problem/P3690|洛谷p3690]] | [[https://www.luogu.com.cn/problem/P3690|洛谷p3690]] | ||
| 行 139: | 行 39: | ||
| 给定 $n$ 个点和权值，接下来 $m$ 个操作。 | 给定 $n$ 个点和权值，接下来 $m$ 个操作。 | ||
| - | 操作 $0$ ：询问 $x$ 到 $y$ 路径的权值的异或和，保证 $x$ 与 $y$ 已经连通。 | + | - 询问 $x$ 到 $y$ 路径的权值的异或和，保证 $x$ 与 $y$ 已经连通 |
| - | + | - 连接 $x$ 与 $y$ ，若 $x$ 与 $y$ 已经连通，则无视这个操作 | |
| - | 操作 $1$ ：连接 $x$ 与 $y$ ，若 $x$ 与 $y$ 已经连通，则无视这个操作。 | + | - 删除 $x$ 与 $y$ 的连边，若 $x$ 与 $y$ 无连边，则无视这个操作 |
| - | + | - 把结点 $x$ 的权值改为 $y$ | |
| - | 操作 $2$ ：删除 $x$ 与 $y$ 的连边，若 $x$ 与 $y$ 无连边，则无视这个操作。 | + | |
| - | + | ||
| - | 操作 $3$ ：把结点 $x$ 的权值改为 $y$。 | + | |
| - | + | ||
| - | 一道LCT裸题，直接上代码。 | + | |
| <hidden 查看代码> | <hidden 查看代码> | ||
| 行 268: | 行 163: | ||
| </hidden> | </hidden> | ||
| - | === 例题二 === | + | ===== 代码练习 ===== |
| + | |||
| + | ==== 路径信息维护 ==== | ||
| + | |||
| + | === 例题一 === | ||
| [[https://www.luogu.com.cn/problem/P1501|洛谷p1501]] | [[https://www.luogu.com.cn/problem/P1501|洛谷p1501]] | ||
| 行 274: | 行 173: | ||
| 给定一棵 $n$ 个结点的树，每个结点初始权值为 $1$ ，接下来 $q$ 个操作： | 给定一棵 $n$ 个结点的树，每个结点初始权值为 $1$ ，接下来 $q$ 个操作： | ||
| - | 操作 $1$ ：将 $u$ 到 $v$ 路径上所有点权值加上 $c$。 | + | - 将 $u$ 到 $v$ 路径上所有点权值加上 $c$ |
| - | + | - 删除 $u_1$ 与 $v_1$ 的连边，添加 $u_2$ 与 $v_2$ 的连边，保证操作后仍然是一棵树 | |
| - | 操作 $2$ ：删除 $u_1$ 与 $v_1$ 的连边，添加 $u_2$ 与 $v_2$ 的连边，保证操作后仍然是一棵树。 | + | - 将 $u$ 到 $v$ 路径上所有点权值乘上 $c$ |
| - | + | - 查询 $u$ 到 $v$ 路径上权值和 | |
| - | 操作 $3$ ：将 $u$ 到 $v$ 路径上所有点权值乘上 $c$。 | + | |
| - | + | ||
| - | 操作 $4$ ：查询 $u$ 到 $v$ 路径上权值和。 | + | |
| 一道简单LCT练手题，多加几个懒标记即可。 | 一道简单LCT练手题，多加几个懒标记即可。 | ||
| 行 430: | 行 326: | ||
| else | else | ||
| enter(LCT.query_sum(u,v)); | enter(LCT.query_sum(u,v)); | ||
| + | } | ||
| + | return 0; | ||
| + | } | ||
| + | </code> | ||
| + | </hidden> | ||
| + | |||
| + | |||
| + | === 例题二 === | ||
| + | |||
| + | [[https://www.luogu.com.cn/problem/P3703|洛谷p3703]] | ||
| + | |||
| + | 给定一棵以 $1$ 为根节点的有根树，初始时每个节点的颜色互不相同，定义路径的权值为路径节点的颜色种数。接下来 $m$ 个操作： | ||
| + | |||
| + | - 将根节点到 $u$ 的路径染成一个从未出现的颜色 | ||
| + | - 查询 $u\to v$ 路径权值 | ||
| + | - 查询所有以 $u$ 为根的子树节点中到 $1$ 节点的路径的最大权值 | ||
| + | |||
| + | 考虑维护每个点 $u$ 到根节点的路径权值，记为 $\text{dis}(u)$，不难发现操作 $2$ 等效于查询 $\text{dis}(u)+\text{dis}(v)-2\text{dis}(\text{lca}(u,v))+1$。 | ||
| + | |||
| + | 对于操作 $3$，等价于查询以 $u$ 为根的子树的最大权值。 | ||
| + | |||
| + | 接下来重点考虑操作 $1$，联想到 $\text{LCA}$ 的 $\text{access}$ 操作。 | ||
| + | |||
| + | 假如一开始所有连边均为虚边，不难发现 $\text{dis}(u)$ 等于 $u$ 到根节点的虚边数 $+1$，然后操作 $1$ 正好等价于 $\text{access}(u)$ 操作。 | ||
| + | |||
| + | 然后考虑更新答案，发现 $\text{access}(u)$ 过程中将 $u\to v$ 的实边变成虚边只需要将 $v$ 子树所有点权值加一即可，相对的虚边变实边对应子树点权减一。 | ||
| + | |||
| + | 考虑再建一棵线段树维护，另外注意 $\text{access}(u)$ 过程中涉及的节点 $v$ 对应的是 $\text{splay}$ 子树的根节点，不是真正需要的深度最小的点。 | ||
| + | |||
| + | 为了找到深度最小的节点可以考虑利用 $\text{splay}$ 的 $\text{push_up}$ 维护。总时间复杂度 $O(n\log n)$。 | ||
| + | |||
| + | ps. 树剖也可做，但比较复杂，需要魔改，可以参考这篇 [[https://www.luogu.com.cn/blog/Feliks-GMYB/solution-p3703|题解]] | ||
| + | |||
| + | <hidden 查看代码> | ||
| + | <code cpp> | ||
| + | const int MAXN=1e5+5; | ||
| + | struct Edge{ | ||
| + | int to,next; | ||
| + | }edge[MAXN<<1]; | ||
| + | int head[MAXN],edge_cnt; | ||
| + | void Insert(int u,int v){ | ||
| + | edge[++edge_cnt]=Edge{v,head[u]}; | ||
| + | head[u]=edge_cnt; | ||
| + | } | ||
| + | namespace Tree{ | ||
| + | int d[MAXN],sz[MAXN],f[MAXN],dfn[MAXN],dfs_t; | ||
| + | int hson[MAXN],mson[MAXN],p[MAXN],dfw[MAXN]; | ||
| + | void dfs1(int u,int fa,int depth){ | ||
| + | sz[u]=1,f[u]=fa,d[u]=depth,mson[u]=0; | ||
| + | for(int i=head[u];i;i=edge[i].next){ | ||
| + | int v=edge[i].to; | ||
| + | if(v==fa)continue; | ||
| + | dfs1(v,u,depth+1); | ||
| + | sz[u]+=sz[v]; | ||
| + | if(sz[v]>mson[u]){ | ||
| + | hson[u]=v; | ||
| + | mson[u]=sz[v]; | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | void dfs2(int u,int top){ | ||
| + | dfn[u]=++dfs_t,p[u]=top; | ||
| + | dfw[dfs_t]=d[u]; | ||
| + | if(mson[u]) | ||
| + | dfs2(hson[u],top); | ||
| + | for(int i=head[u];i;i=edge[i].next){ | ||
| + | int v=edge[i].to; | ||
| + | if(v==f[u]||v==hson[u])continue; | ||
| + | dfs2(v,v); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | int lef[MAXN<<2],rig[MAXN<<2],s[MAXN<<2],tag[MAXN<<2]; | ||
| + | void push_up(int k){ | ||
| + | s[k]=max(s[k<<1],s[k<<1|1]); | ||
| + | } | ||
| + | void push_add(int k,int v){ | ||
| + | s[k]+=v; | ||
| + | tag[k]+=v; | ||
| + | } | ||
| + | void push_down(int k){ | ||
| + | if(tag[k]){ | ||
| + | push_add(k<<1,tag[k]); | ||
| + | push_add(k<<1|1,tag[k]); | ||
| + | tag[k]=0; | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | void build(int k,int L,int R){ | ||
| + | lef[k]=L,rig[k]=R; | ||
| + | int M=L+R>>1; | ||
| + | if(L==R){ | ||
| + | s[k]=dfw[M]; | ||
| + | return; | ||
| + | } | ||
| + | build(k<<1,L,M); | ||
| + | build(k<<1|1,M+1,R); | ||
| + | push_up(k); | ||
| + | } | ||
| + | void init(int n){ | ||
| + | dfs1(1,0,1); | ||
| + | dfs2(1,1); | ||
| + | build(1,1,n); | ||
| + | } | ||
| + | void update(int k,int L,int R,int v){ | ||
| + | if(L<=lef[k]&&rig[k]<=R){ | ||
| + | push_add(k,v); | ||
| + | return; | ||
| + | } | ||
| + | push_down(k); | ||
| + | int mid=lef[k]+rig[k]>>1; | ||
| + | if(mid>=L) | ||
| + | update(k<<1,L,R,v); | ||
| + | if(mid<R) | ||
| + | update(k<<1|1,L,R,v); | ||
| + | push_up(k); | ||
| + | } | ||
| + | void update(int u,int w){ | ||
| + | update(1,dfn[u],dfn[u]+sz[u]-1,w); | ||
| + | } | ||
| + | int query(int k,int pos){ | ||
| + | if(lef[k]==rig[k]) | ||
| + | return s[k]; | ||
| + | push_down(k); | ||
| + | int mid=lef[k]+rig[k]>>1; | ||
| + | if(mid>=pos) | ||
| + | return query(k<<1,pos); | ||
| + | else | ||
| + | return query(k<<1|1,pos); | ||
| + | } | ||
| + | int query(int k,int L,int R){ | ||
| + | if(L<=lef[k]&&rig[k]<=R) | ||
| + | return s[k]; | ||
| + | push_down(k); | ||
| + | int mid=lef[k]+rig[k]>>1; | ||
| + | if(mid>=R) | ||
| + | return query(k<<1,L,R); | ||
| + | else if(mid<L) | ||
| + | return query(k<<1|1,L,R); | ||
| + | else | ||
| + | return max(query(k<<1,L,R),query(k<<1|1,L,R)); | ||
| + | } | ||
| + | int lca(int u,int v){ | ||
| + | while(p[u]!=p[v]){ | ||
| + | if(d[p[u]]<d[p[v]])swap(u,v); | ||
| + | u=f[p[u]]; | ||
| + | } | ||
| + | return d[u]<d[v]?u:v; | ||
| + | } | ||
| + | int query1(int u,int v){ | ||
| + | return query(1,dfn[u])+query(1,dfn[v])-2*query(1,dfn[lca(u,v)])+1; | ||
| + | } | ||
| + | int query2(int u){ | ||
| + | return query(1,dfn[u],dfn[u]+sz[u]-1); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | struct Link_Cut_tree{ | ||
| + | int ch[MAXN][2],fa[MAXN],s[MAXN],dis[MAXN]; | ||
| + | #define lch(k) ch[k][0] | ||
| + | #define rch(k) ch[k][1] | ||
| + | void build(int n){ | ||
| + | _rep(i,1,n){ | ||
| + | ch[i][0]=ch[i][1]=0; | ||
| + | fa[i]=Tree::f[i]; | ||
| + | s[i]=i; | ||
| + | dis[i]=Tree::d[i]; | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | void push_up(int k){ | ||
| + | if(lch(k)) | ||
| + | s[k]=s[lch(k)]; | ||
| + | else | ||
| + | s[k]=k; | ||
| + | } | ||
| + | bool isroot(int k){ | ||
| + | return lch(fa[k])!=k&&rch(fa[k])!=k; | ||
| + | } | ||
| + | void rotate(int k){ | ||
| + | int pa=fa[k],ga=fa[pa],dir; | ||
| + | dir=ch[pa][0]==k?0:1; | ||
| + | if(!isroot(pa))ch[ga][ch[ga][0]==pa?0:1]=k; | ||
| + | fa[k]=ga,fa[pa]=k; | ||
| + | if(ch[k][dir^1])fa[ch[k][dir^1]]=pa; | ||
| + | ch[pa][dir]=ch[k][dir^1],ch[k][dir^1]=pa; | ||
| + | push_up(pa); | ||
| + | } | ||
| + | void splay(int k){ | ||
| + | while(!isroot(k)){ | ||
| + | int pa=fa[k],ga=fa[pa]; | ||
| + | if(!isroot(pa))rotate((ch[pa][0]==k)^(ch[ga][0]==pa)?k:pa); | ||
| + | rotate(k); | ||
| + | } | ||
| + | push_up(k); | ||
| + | } | ||
| + | void access(int k){ | ||
| + | for(int t=0;k;t=k,k=fa[k]){ | ||
| + | splay(k); | ||
| + | if(ch[k][1])Tree::update(s[ch[k][1]],1); | ||
| + | if(t)Tree::update(s[t],-1); | ||
| + | ch[k][1]=t; | ||
| + | push_up(k); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | }LCT; | ||
| + | int main() | ||
| + | { | ||
| + | int n=read_int(),m=read_int(); | ||
| + | _for(i,1,n){ | ||
| + | int u=read_int(),v=read_int(); | ||
| + | Insert(u,v); | ||
| + | Insert(v,u); | ||
| + | } | ||
| + | Tree::init(n); | ||
| + | LCT.build(n); | ||
| + | while(m--){ | ||
| + | int opt=read_int(); | ||
| + | if(opt==1) | ||
| + | LCT.access(read_int()); | ||
| + | else if(opt==2){ | ||
| + | int u=read_int(),v=read_int(); | ||
| + | enter(Tree::query1(u,v)); | ||
| + | } | ||
| + | else | ||
| + | enter(Tree::query2(read_int())); | ||
| } | } | ||
| return 0; | return 0; | ||
| 行 875: | 行 993: | ||
| [[https://www.luogu.com.cn/problem/P3379|洛谷p3379]] | [[https://www.luogu.com.cn/problem/P3379|洛谷p3379]] | ||
| - | $\text{LCT}$ 本身支持换根，所以只需要怎么考虑求 $\text{LCA}$(u,v)。 | + | $\text{LCT}$ 本身支持换根，所以只需要怎么考虑求 $\text{LCA}(u,v)$。 |
| 考虑先 $\text{access}(u)$ 这样根节点到 $u$ 的路径变实边，于是根节点到 $v$ 的路径的第一条虚边一定从 $\text{LCA}(u,v)$ 出发。 | 考虑先 $\text{access}(u)$ 这样根节点到 $u$ 的路径变实边，于是根节点到 $v$ 的路径的第一条虚边一定从 $\text{LCA}(u,v)$ 出发。 | ||
| 行 970: | 行 1088: | ||
| int u=read_int(),v=read_int(); | int u=read_int(),v=read_int(); | ||
| enter(LCT.LCA(u,v)); | enter(LCT.LCA(u,v)); | ||
| + | } | ||
| + | return 0; | ||
| + | } | ||
| + | </code> | ||
| + | </hidden> | ||
| + | |||
| + | ==== 双连通分量维护 ==== | ||
| + | |||
| + | [[https://www.luogu.com.cn/problem/P2542|洛谷p2542]] | ||
| + | |||
| + | **题意** | ||
| + | |||
| + | 给定一个连通图，接下来两种操作： | ||
| + | |||
| + | - 询问 $u,v$ 间的关键路径，定义关键路径为删除改路径讲导致 $u,v$ 不连通的路径 | ||
| + | - 删除边 $u,v$，保证删边后图仍然连通 | ||
| + | |||
| + | **题解** | ||
| + | |||
| + | 不难发现，如果根据边双连通分量进行缩点，则 $u,v$ 间的关键路径等于 $u,v$ 缩点后两点间的路径长度(同时此时图上所有边都是桥)。 | ||
| + | |||
| + | 考虑离线操作后逆序处理，加边的同时遇到环就缩点。 | ||
| + | |||
| + | 利用并查集维护，缩点时暴力将 $u,v$ 路径所代表的 $\text{splay}$ 树的所有点的代表节点设置成根节点即可，可以证明均摊复杂度 $O(1)$。 | ||
| + | |||
| + | 然后 $\text{LCT}$ 维护树上两点距离，注意由于对 $\text{splay}$ 树进行了缩点，所以需要在跳虚边时更新 $fa$。 | ||
| + | |||
| + | 发现只需要修改 $\text{access}$ 操作即可。总时间复杂度 $O(n\log n)$。 | ||
| + | |||
| + | ps.也可以令初始时所有边权为 $1$，将缩点操作视为将 $u,v$ 路径上的边权置 $0$，其他操作不变，$\text{LCT}$ 或树剖维护均可。 | ||
| + | |||
| + | <hidden 查看代码> | ||
| + | <code cpp> | ||
| + | const int MAXN=3e4+5,MAXQ=4e4+5; | ||
| + | struct Link_Cut_tree{ | ||
| + | int ch[MAXN][2],fa[MAXN],s[MAXN],p[MAXN]; | ||
| + | int Stack[MAXN],top; | ||
| + | bool flip[MAXN]; | ||
| + | #define lch(k) ch[k][0] | ||
| + | #define rch(k) ch[k][1] | ||
| + | void build(int n){ | ||
| + | _rep(i,1,n){ | ||
| + | p[i]=i; | ||
| + | ch[i][0]=ch[i][1]=fa[i]=0; | ||
| + | s[i]=1; | ||
| + | flip[i]=false; | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | int Find(int k){ | ||
| + | return k==p[k]?k:p[k]=Find(p[k]); | ||
| + | } | ||
| + | void push_up(int k){ | ||
| + | s[k]=s[lch(k)]+s[rch(k)]+1; | ||
| + | } | ||
| + | void push_flip(int k){ | ||
| + | swap(lch(k),rch(k)); | ||
| + | flip[k]^=1; | ||
| + | } | ||
| + | void push_down(int k){ | ||
| + | if(flip[k]){ | ||
| + | push_flip(lch(k)); | ||
| + | push_flip(rch(k)); | ||
| + | flip[k]=0; | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | bool isroot(int k){ | ||
| + | return lch(fa[k])!=k&&rch(fa[k])!=k; | ||
| + | } | ||
| + | void rotate(int k){ | ||
| + | int pa=fa[k],ga=fa[pa],dir; | ||
| + | dir=ch[pa][0]==k?0:1; | ||
| + | if(!isroot(pa))ch[ga][ch[ga][0]==pa?0:1]=k; | ||
| + | fa[k]=ga,fa[pa]=k; | ||
| + | if(ch[k][dir^1])fa[ch[k][dir^1]]=pa; | ||
| + | ch[pa][dir]=ch[k][dir^1],ch[k][dir^1]=pa; | ||
| + | push_up(pa); | ||
| + | } | ||
| + | void splay(int k){ | ||
| + | Stack[top=1]=k; | ||
| + | for(int i=k;!isroot(i);i=fa[i])Stack[++top]=fa[i]; | ||
| + | while(top)push_down(Stack[top--]); | ||
| + | while(!isroot(k)){ | ||
| + | int pa=fa[k],ga=fa[pa]; | ||
| + | if(!isroot(pa))rotate((ch[pa][0]==k)^(ch[ga][0]==pa)?k:pa); | ||
| + | rotate(k); | ||
| + | } | ||
| + | push_up(k); | ||
| + | } | ||
| + | void access(int k){ | ||
| + | for(int t=0;k;t=k,k=fa[k]=Find(fa[k])){ | ||
| + | splay(k); | ||
| + | ch[k][1]=t; | ||
| + | push_up(k); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | void makeroot(int k){ | ||
| + | access(k); | ||
| + | splay(k); | ||
| + | push_flip(k); | ||
| + | } | ||
| + | int findroot(int k){ | ||
| + | access(k);splay(k); | ||
| + | push_down(k); | ||
| + | while(ch[k][0])push_down(k=ch[k][0]); | ||
| + | splay(k); | ||
| + | return k; | ||
| + | } | ||
| + | void split(int u,int v){ | ||
| + | makeroot(u); | ||
| + | access(v); | ||
| + | splay(v); | ||
| + | } | ||
| + | void dfs(int k,int rt){ | ||
| + | if(k){ | ||
| + | p[k]=rt; | ||
| + | dfs(lch(k),rt); | ||
| + | dfs(rch(k),rt); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | void add_edge(int u,int v){ | ||
| + | int x=Find(u),y=Find(v); | ||
| + | if(x==y)return; | ||
| + | makeroot(x); | ||
| + | if(findroot(y)!=x){ | ||
| + | fa[x]=y; | ||
| + | return; | ||
| + | } | ||
| + | dfs(x,x); | ||
| + | rch(x)=0; | ||
| + | push_up(x); | ||
| + | } | ||
| + | int query(int u,int v){ | ||
| + | int x=Find(u),y=Find(v); | ||
| + | split(x,y); | ||
| + | return s[y]-1; | ||
| + | } | ||
| + | }LCT; | ||
| + | struct{ | ||
| + | int opt,u,v; | ||
| + | }query[MAXQ]; | ||
| + | int main() | ||
| + | { | ||
| + | int n=read_int(),m=read_int(); | ||
| + | LCT.build(n); | ||
| + | set<pair<int,int> >s; | ||
| + | _for(i,0,m){ | ||
| + | int u=read_int(),v=read_int(); | ||
| + | if(u>v)swap(u,v); | ||
| + | s.insert(make_pair(u,v)); | ||
| + | } | ||
| + | int q=0; | ||
| + | while(true){ | ||
| + | int opt=read_int(); | ||
| + | if(opt==-1)break; | ||
| + | int u=read_int(),v=read_int(); | ||
| + | if(u>v)swap(u,v); | ||
| + | if(opt==0)s.erase(make_pair(u,v)); | ||
| + | query[q++]={opt,u,v}; | ||
| + | } | ||
| + | for(set<pair<int,int> >::iterator it=s.begin();it!=s.end();it++) | ||
| + | LCT.add_edge(it->first,it->second); | ||
| + | stack<int> ans; | ||
| + | for(int i=q-1;i>=0;i--){ | ||
| + | if(query[i].opt==0) | ||
| + | LCT.add_edge(query[i].u,query[i].v); | ||
| + | else | ||
| + | ans.push(LCT.query(query[i].u,query[i].v)); | ||
| + | } | ||
| + | while(!ans.empty()){ | ||
| + | enter(ans.top()); | ||
| + | ans.pop(); | ||
| + | } | ||
| + | return 0; | ||
| + | } | ||
| + | </code> | ||
| + | </hidden> | ||
| + | |||
| + | |||
| + | ==== 子树信息维护 ==== | ||
| + | |||
| + | [[https://www.luogu.com.cn/problem/P4219|洛谷p4219]] | ||
| + | |||
| + | **题意** | ||
| + | |||
| + | 给定 $n$ 个点，给定两种操作： | ||
| + | |||
| + | - 加边操作，保证加边后不会出现环 | ||
| + | - 询问经过 $(u,v)$ 边的路径数 | ||
| + | |||
| + | **题解** | ||
| + | |||
| + | 子树信息需要维护虚儿子和实儿子信息和，实儿子利用 $\text{ch}(k,0/1)$ 维护，虚儿子只需要额外记录即可。 | ||
| + | |||
| + | 以子树节点个数为例，得到 $\text{push_up}$ 操作 | ||
| + | |||
| + | <code cpp> | ||
| + | void push_up(int k){ | ||
| + | s[k]=s[lch(k)]+s[rch(k)]+si[k]+1;//注意只有根节点的信息是正确的 | ||
| + | } | ||
| + | </code> | ||
| + | |||
| + | 然后需要维护 $si$ 的值，发现只需要修改直接涉及增删虚边的函数即可，即 $\text{access}$ 和 $\text{link}$ 操作。 | ||
| + | |||
| + | <code cpp> | ||
| + | void access(int k){ | ||
| + | for(int t=0;k;t=k,k=fa[k]){ | ||
| + | splay(k); | ||
| + | si[k]-=s[t]; | ||
| + | si[k]+=s[rch(k)]; | ||
| + | rch(k)=t; | ||
| + | push_up(k); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | void link(int u,int v){ | ||
| + | makeroot(u); | ||
| + | if(findroot(v)!=u){ | ||
| + | splay(v);//要确保v没有父结点 | ||
| + | si[v]+=s[u]; | ||
| + | fa[u]=v; | ||
| + | push_up(v); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | </code> | ||
| + | |||
| + | 注意，如果需要维护点权极值等信息时，可以用 $\text{set}$ 维护 $si[k]$。 | ||
| + | |||
| + | 不难发现，对询问操作，可以先断开 $u,v$，则答案为 $\text{sz}(u)\times \text{sz}(v)$。 | ||
| + | |||
| + | <hidden 查看代码> | ||
| + | <code cpp> | ||
| + | const int MAXN=1e5+5; | ||
| + | struct Link_Cut_tree{ | ||
| + | int ch[MAXN][2],fa[MAXN],s[MAXN],si[MAXN]; | ||
| + | int Stack[MAXN],top; | ||
| + | bool flip[MAXN]; | ||
| + | #define lch(k) ch[k][0] | ||
| + | #define rch(k) ch[k][1] | ||
| + | void build(int n){ | ||
| + | _rep(i,1,n){ | ||
| + | ch[i][0]=ch[i][1]=fa[i]=0; | ||
| + | s[i]=1,si[i]=0; | ||
| + | flip[i]=false; | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | void push_up(int k){ | ||
| + | s[k]=s[lch(k)]+s[rch(k)]+si[k]+1;//注意只有根节点的信息是正确的 | ||
| + | } | ||
| + | void push_flip(int k){ | ||
| + | swap(lch(k),rch(k)); | ||
| + | flip[k]^=1; | ||
| + | } | ||
| + | void push_down(int k){ | ||
| + | if(flip[k]){ | ||
| + | push_flip(lch(k)); | ||
| + | push_flip(rch(k)); | ||
| + | flip[k]=0; | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | bool isroot(int k){ | ||
| + | return lch(fa[k])!=k&&rch(fa[k])!=k; | ||
| + | } | ||
| + | void rotate(int k){ | ||
| + | int pa=fa[k],ga=fa[pa],dir; | ||
| + | dir=ch[pa][0]==k?0:1; | ||
| + | if(!isroot(pa))ch[ga][ch[ga][0]==pa?0:1]=k; | ||
| + | fa[k]=ga,fa[pa]=k; | ||
| + | if(ch[k][dir^1])fa[ch[k][dir^1]]=pa; | ||
| + | ch[pa][dir]=ch[k][dir^1],ch[k][dir^1]=pa; | ||
| + | push_up(pa); | ||
| + | } | ||
| + | void splay(int k){ | ||
| + | Stack[top=1]=k; | ||
| + | for(int i=k;!isroot(i);i=fa[i])Stack[++top]=fa[i]; | ||
| + | while(top)push_down(Stack[top--]); | ||
| + | while(!isroot(k)){ | ||
| + | int pa=fa[k],ga=fa[pa]; | ||
| + | if(!isroot(pa))rotate((ch[pa][0]==k)^(ch[ga][0]==pa)?k:pa); | ||
| + | rotate(k); | ||
| + | } | ||
| + | push_up(k); | ||
| + | } | ||
| + | void access(int k){ | ||
| + | for(int t=0;k;t=k,k=fa[k]){ | ||
| + | splay(k); | ||
| + | si[k]-=s[t]; | ||
| + | si[k]+=s[rch(k)]; | ||
| + | rch(k)=t; | ||
| + | push_up(k); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | void makeroot(int k){ | ||
| + | access(k); | ||
| + | splay(k); | ||
| + | push_flip(k); | ||
| + | } | ||
| + | int findroot(int k){ | ||
| + | access(k);splay(k); | ||
| + | push_down(k); | ||
| + | while(ch[k][0])push_down(k=ch[k][0]); | ||
| + | splay(k); | ||
| + | return k; | ||
| + | } | ||
| + | void split(int u,int v){ | ||
| + | makeroot(u); | ||
| + | access(v); | ||
| + | splay(v); | ||
| + | } | ||
| + | void link(int u,int v){ | ||
| + | makeroot(u); | ||
| + | if(findroot(v)!=u){ | ||
| + | splay(v);//要确保v没有父结点 | ||
| + | si[v]+=s[u]; | ||
| + | fa[u]=v; | ||
| + | push_up(v); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | void cut(int u,int v){ | ||
| + | split(u,v); | ||
| + | if(ch[v][0]==u&&ch[u][1]==0){ | ||
| + | ch[v][0]=fa[u]=0; | ||
| + | push_up(v); | ||
| + | } | ||
| + | } | ||
| + | LL query(int u,int v){ | ||
| + | cut(u,v); | ||
| + | makeroot(u); | ||
| + | makeroot(v); | ||
| + | LL ans=1LL*s[u]*s[v]; | ||
| + | link(u,v); | ||
| + | return ans; | ||
| + | } | ||
| + | }LCT; | ||
| + | int main() | ||
| + | { | ||
| + | int n=read_int(),q=read_int(); | ||
| + | LCT.build(n); | ||
| + | while(q--){ | ||
| + | char opt=get_char(); | ||
| + | int u=read_int(),v=read_int(); | ||
| + | if(opt=='A') | ||
| + | LCT.link(u,v); | ||
| + | else | ||
| + | enter(LCT.query(u,v)); | ||
| } | } | ||
| return 0; | return 0; | ||
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