• 【ACWing】2524. 树链剖分II


    题目地址:

    https://www.acwing.com/problem/content/2526/

    给定一棵树,树中包含 n n n个节点(编号 1 ∼ n 1∼n 1n),其中第 i i i个节点的权值为 a i a_i ai。初始时, 1 1 1号节点为树的根节点。现在要对该树进行 m m m次操作,操作分为以下 5 5 5种类型:
    1 u,换根,将节点 u u u设为新的树根。
    2 u v k,修改路径上节点权值,将节点 u u u和节点 v v v之间路径上的所有节点(包括这两个节点)的权值增加 k k k
    3 u k,修改子树上节点权值,将以节点 u u u为根的子树上的所有节点的权值增加 k k k
    4 u v,询问路径,询问节点 u u u和节点 v v v之间路径上的所有节点(包括这两个节点)的权值和。
    5 u,询问子树,询问以节点 u u u为根的子树上的所有节点的权值和。

    输入格式:
    第一行包含一个整数 n n n,表示节点个数。
    第二行包含 n n n个整数,其中第 i i i个整数表示 a i a_i ai
    第三行包含 n − 1 n−1 n1个整数,其中第 i i i个整数表示第 i + 1 i+1 i+1号节点的父节点编号。
    第四行包含一个整数 m m m,表示操作次数。
    接下来 m m m行,每行包含一个操作,格式如题目所述。

    输出格式:
    对于每个操作 4 4 4和操作 5 5 5,输出一行一个整数表示答案。

    数据范围:
    1 ≤ n , m ≤ 1 0 5 1≤n,m≤10^5 1n,m105
    0 ≤ a i , k ≤ 1 0 5 0≤a_i,k≤10^5 0ai,k105
    1 ≤ u , v ≤ n 1≤u,v≤n 1u,vn

    先做树链剖分。操作 2 2 2和操作 4 4 4和谁是树根没关系,可以按照模板https://blog.csdn.net/qq_46105170/article/details/125497358直接操作。最主要的是如何处理换根。原树根为 1 1 1,开个全局变量 r r r,存当前的树根。接下来处理询问,假设是询问 u u u子树的总权值,分三种情况讨论:
    1、如果 u = r u=r u=r,则就是询问整棵树的总权值;
    2、如果 u u u r r r的最近公共祖先不是 u u u,那么修改 u u u子树与 1 1 1是树根还是 r r r是树根没关系,可以当成是对原树的询问;
    3、如果 u u u r r r的最近公共祖先是 u u u,说明 r r r u u u子树里,那么要求沿着 r r r向上走到 u u u的下面一步的节点 v v v,先询问整棵树的总权值 S S S,再询问 v v v子树的权值 s s s,答案即为 S − s S-s Ss

    找最近公共祖先也可以用树链剖分做,每次将重链头深的那个节点向上跳,每次跳到重链头的父节点处,直到两个节点重链头相等,此时深度浅的即为最近公共祖先。

    求沿着 r r r向上走到 u u u的下面一步的节点 v v v,这一操作也可以用树链剖分。只要 r r r的重链头与 u u u的重链头不一样就进行循环,如果 r r r的重链头的父亲就是 u u u,则说明 v v v就是 r r r重链头;否则就将 r r r跳到其重链头的父亲处。退出循环的时候说明 r r r u u u已经在同一条重链上了,那么 v v v就是 u u u的重儿子。

    对子树进行修改的操作与上面类似做。代码如下:

    #include <iostream>
    #include <cstring>
    using namespace std;
    
    const int N = 1e5 + 10;
    int n, m;
    int h[N], e[N], ne[N], idx, w[N];
    int id[N], nw[N], cnt;
    int dep[N], son[N], top[N], sz[N], fa[N];
    int root;
    struct Tree {
      int l, r;
      long sum, add;
    } tr[N << 2];
    
    void add(int a, int b) {
      e[idx] = b, ne[idx] = h[a], h[a] = idx++;
    }
    
    void dfs1(int u, int depth) {
      dep[u] = depth, sz[u] = 1;
      for (int i = h[u]; ~i; i = ne[i]) {
        int v = e[i];
        dfs1(v, depth + 1);
        sz[u] += sz[v];
        if (sz[son[u]] < sz[v]) son[u] = v;
      }
    }
    
    void dfs2(int u, int t) {
      id[u] = ++cnt, nw[cnt] = w[u], top[u] = t;
      if (!son[u]) return;
      dfs2(son[u], t);
      for (int i = h[u]; ~i; i = ne[i]) {
        int v = e[i];
        if (v == son[u]) continue;
        dfs2(v, v);
      }
    }
    
    void pushup(int u) {
      tr[u].sum = tr[u << 1].sum + tr[u << 1 | 1].sum;
    }
    
    void pushdown(int u) {
      auto &root = tr[u], &l = tr[u << 1], &r = tr[u << 1 | 1];
      if (root.add) {
        l.sum += root.add * (l.r - l.l + 1);
        l.add += root.add;
        r.sum += root.add * (r.r - r.l + 1);
        r.add += root.add;
        root.add = 0;
      }
    }
    
    void build(int u, int l, int r) {
      tr[u] = {l, r, nw[l], 0};
      if (l == r) return;
      int mid = l + r >> 1;
      build(u << 1, l, mid), build(u << 1 | 1, mid + 1, r);
      pushup(u);
    }
    
    void modify(int u, int l, int r, long k) {
      if (l <= tr[u].l && tr[u].r <= r) {
        tr[u].add += k;
        tr[u].sum += k * (tr[u].r - tr[u].l + 1);
        return;
      }
    
      pushdown(u);
      int mid = tr[u].l + tr[u].r >> 1;
      if (l <= mid) modify(u << 1, l, r, k);
      if (r > mid) modify(u << 1 | 1, l, r, k);
      pushup(u);
    }
    
    long query(int u, int l, int r) {
      if (l <= tr[u].l && tr[u].r <= r) return tr[u].sum;
      pushdown(u);
      int mid = tr[u].l + tr[u].r >> 1;
      long res = 0;
      if (l <= mid) res += query(u << 1, l, r);
      if (r > mid) res += query(u << 1 | 1, l, r);
      return res;
    }
    
    void add_path(int u, int v, int k) {
      while (top[u] != top[v]) {
        if (dep[top[u]] < dep[top[v]]) swap(u, v);
        modify(1, id[top[u]], id[u], k);
        u = fa[top[u]];
      }
      if (dep[u] < dep[v]) swap(u, v);
      modify(1, id[v], id[u], k);
    }
    
    long query_path(int u, int v) {
      long res = 0;
      while (top[u] != top[v]) {
        if (dep[top[u]] < dep[top[v]]) swap(u, v);
        res += query(1, id[top[u]], id[u]);
        u = fa[top[u]];
      }
      if (dep[u] < dep[v]) swap(u, v);
      res += query(1, id[v], id[u]);
      return res;
    }
    
    int lca(int u, int v) {
      while (top[u] != top[v]) {
        // 谁的重链头深度深,谁就向上跳
        if (dep[top[u]] < dep[top[v]]) swap(u, v);
        u = fa[top[u]];
      }
      return dep[u] < dep[v] ? u : v;
    }
    
    // 输入保证u属于v子树
    int get_son(int u, int v) {
      while (top[u] != top[v]) {
        if (fa[top[u]] == v) return top[u];
        u = fa[top[u]];
      }
      return son[v];
    }
    
    void add_sub(int u, int k) {
      modify(1, id[u], id[u] + sz[u] - 1, k);
    }
    
    void add_tree(int u, int k) {
      if (u == root) modify(1, 1, n, k);
      else if (lca(u, root) != u) modify(1, id[u], id[u] + sz[u] - 1, k);
      else {
        int x = get_son(root, u);
        modify(1, 1, n, k);
        modify(1, id[x], id[x] + sz[x] - 1, -k);
      }
    }
    
    long query_tree(int u) {
      if (u == root) return query(1, 1, n);
      if (lca(u, root) != u) return query(1, id[u], id[u] + sz[u] - 1);
      int x = get_son(root, u);
      return query(1, 1, n) - query(1, id[x], id[x] + sz[x] - 1);
    }
    
    int main() {
      memset(h, -1, sizeof h);
      scanf("%d", &n);
      for (int i = 1; i <= n; i++) scanf("%ld", &w[i]);
      for (int i = 2; i <= n; i++) {
        int p;
        scanf("%d", &p);
        add(p, i);
        fa[i] = p;
      }
    
      dfs1(1, 0);
      dfs2(1, 1);
      build(1, 1, n);
    
      scanf("%d", &m);
      while (m--) {
        int op, u, v;
        long k;
        scanf("%d%d", &op, &u);
        if (op == 1) {
          root = u;
        } else if (op == 2) {
          scanf("%d%ld", &v, &k);
          add_path(u, v, k);
        } else if (op == 3) {
          scanf("%ld", &k);
          add_tree(u, k);
        } else if (op == 4) {
          scanf("%d", &v);
          printf("%ld\n", query_path(u, v));
        } else printf("%ld\n", query_tree(u));
      }
    }
    
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    预处理时间复杂度 O ( n ) O(n) O(n),每次询问时间 O ( log ⁡ 2 n ) O(\log^2n) O(log2n),空间 O ( n ) O(n) O(n)

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_46105170/article/details/125520453