看到各位大佬们已经把其他的东西讲的很明白了,我这个 juruo 就讲一讲最基本的树链剖分吧。

0.树剖是什么?能吃吗?

不能吃

树剖是树链剖分的简称,我们一般说的树剖其实指重链剖分。当然,还有一种长链剖分我不会,但是据说不常用。

树链剖分能够把树剖分成许多链,这样就可以用维护区间的方式维护一棵树。

1.怎么剖分

先引入一些概念:

  1. 重儿子:一棵树最大的子树叫重儿子。例如这棵树中3就是1的重儿子:树链剖分详解&题解 P6098 【[USACO19FEB]Cow Land G】-LMLPHP很明显,一棵树的重儿子是唯一的。什么?有多棵子树的大小相同?那就随便选一个呗。
  2. 轻儿子:除了重儿子都是轻儿子。废话
  3. 重边:连接父亲和重儿子的边就是重边。
  4. 轻边:除了重边都是轻边。
  5. 重链:许多重边连起来就叫重链。例如:树链剖分详解&题解 P6098 【[USACO19FEB]Cow Land G】-LMLPHP

这棵树里节点 \(\{1,3,5,6\}\) 可以构成一颗重链。很显然 ,每个重链的起点一定是一个轻儿子。每个节点都属于且仅属于一条重链。<-很重要,一定要记住!

然后就开始剖分了。

具体的剖分过程,就是维护一些数组:

  • \(deep[i]\) 代表节点 \(i\) 的深度。
  • \(top[i]\) 代表节点 \(i\) 所属重链的链顶。(也就是重链里深度最小的那个节点)
  • \(size[i]\) 代表以 \(i\) 为根的子树的大小。
  • \(son[i]\) 代表节点 \(i\) 的唯一一个重儿子是谁。
  • \(f[i]\) 代表节点 \(i\) 的父亲是谁。
  • \(dfn[i]\) 代表节点 \(i\) 的”遍历顺序“。

剖分时要跑两个dfs。经典操作

第一个dfs要维护 \(size\) 、\(son\) 、\(f\)、\(deep\) 这几个数组。

提示:树要用无向图存!

void dfs1(int u,int fa/*记录当前节点父亲是谁*/){
size[u]=1;//因为自己也是子树的一部分
f[u]=fa;
deep[u]=deep[fa]+1;//很明显,当前深度=父亲深度+1
for(int i=0;i<g[u].size();i++){
int v=g[u][i];//遍历每个出边
if(v!=fa){//如果当前出边终点是儿子而不是父亲
dfs1(v,u);//搜
size[u]+=size[v];//加上儿子大小
if(size[v]>size[son[u]]){//找到最大的儿子作为重儿子
son[u]=v;
}
}
}
}

然后我们已经知道了每个节点的重儿子,现在应该把它们连起来成为一条重链了:

void dfs2(int u,int tp/*当前链顶*/){
top[u]=tp;
dfn[u]=++step;
if(son[u]){//如果没有重儿子,那么一个儿子也没有
dfs2(son[u],tp);//优先遍历重儿子,为什么之后再说
for(int i=0;i<g[u].size();i++){
int v=g[u][i];
if(son[u]!=v&&f[u]!=v){//遍历轻儿子
dfs2(v,v);//轻儿子一定是一条重链的链顶
}
}
}
}

如果优先遍历重儿子,那么重链的\(dfn\)一定是连续的。例如:

树链剖分详解&amp;题解 P6098 【[USACO19FEB]Cow Land G】-LMLPHP

因为重链的\(dfn\)是连续的,而每个点都属于一条重链,所以可以用线段树维护区间的方式维护点权,这样就不用暴力的一个个查,一个个改了。

一些常见的用法:

query(1,1,n,dfn[top[u]],dfn[u])//查询u到链顶的点权和
modify(1,1,n,dfn[top[u]],dfn[u],3)//把u到链顶的点权都加3

具体到题目上,可以发现甚至连懒惰标记都不需要,没有区间修改的操作。

那么,怎么计算从一个点到另外一个点路径上的点权和?

int query_ans(int u,int v){
int ret=0;
while(top[u]!=top[v]){
if(deep[top[u]]<deep[top[v]]){//注意,一定要比较链顶深度!坑了我好几次
swap(u,v);
}
ret^=query(1,1,n,dfn[top[u]],dfn[u]);//这道题要求异或
u=f[top[u]];
}//就是当uv不在同一条链上时,让链顶深度小的往上跳
if(deep[u]>deep[v]){
swap(u,v);
}
ret^=query(1,1,n,dfn[u],dfn[v]);//当在同一条链上时,把它们之间的点加起来
return ret;
}

知道了这些操作,这题就非常好写了。就是直接把板子套上去嘛!

AC Code:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define MAXN 200005
int n,q,e[MAXN];
vector<int> g[MAXN];
int dfn[MAXN],step,top[MAXN],size[MAXN],son[MAXN],f[MAXN],deep[MAXN];
void dfs1(int u,int fa){
size[u]=1;
f[u]=fa;
deep[u]=deep[fa]+1;
for(int i=0;i<g[u].size();i++){
int v=g[u][i];
if(v!=fa){
dfs1(v,u);
size[u]+=size[v];
if(size[v]>size[son[u]]){
son[u]=v;
}
}
}
}
void dfs2(int u,int tp){
top[u]=tp;
dfn[u]=++step;
if(son[u]){
dfs2(son[u],tp);
for(int i=0;i<g[u].size();i++){
int v=g[u][i];
if(son[u]!=v&&f[u]!=v){
dfs2(v,v);
}
}
}
}
int tree[MAXN*4];
void push_up(int rt){
tree[rt]=tree[rt*2]^tree[rt*2+1];
}
void modify(int rt,int l,int r,int x,int k){
if(l==r){
tree[rt]=k;
}else{
int mid=(l+r)/2;
if(x<=mid){
modify(rt*2,l,mid,x,k);
}else{
modify(rt*2+1,mid+1,r,x,k);
}
push_up(rt);
}
}
int query(int rt,int l,int r,int L,int R){
if(L>R){return 0;}
if(L<=l&&R>=r){
return tree[rt];
}else{
int mid=(l+r)/2,ret=0;
if(L<=mid){
ret^=query(rt*2,l,mid,L,R);
}
if(R>mid){
ret^=query(rt*2+1,mid+1,r,L,R);
}
return ret;
}
}
int query_ans(int u,int v){
int ret=0;
while(top[u]!=top[v]){
if(deep[top[u]]<deep[top[v]]){
swap(u,v);
}
ret^=query(1,1,n,dfn[top[u]],dfn[u]);
u=f[top[u]];
}
if(deep[u]>deep[v]){
swap(u,v);
}
ret^=query(1,1,n,dfn[u],dfn[v]);
return ret;
}
int main(){
scanf("%d%d",&n,&q);
for(int i=1;i<=n;i++){
scanf("%d",e+i);
}
for(int i=1;i<=n-1;i++){
int u,v,w;
scanf("%d%d",&u,&v);
g[u].push_back(v);
g[v].push_back(u);
}
dfs1(1,0);
dfs2(1,1);
for(int i=1;i<=n;i++){
modify(1,1,n,dfn[i],e[i]);
}
for(int i=1;i<=q;i++){
int op;
scanf("%d",&op);
if(op==1){
int x,k;
scanf("%d%d",&x,&k);
modify(1,1,n,dfn[x],k);
}else{
int u,v;
scanf("%d%d",&u,&v);
printf("%d\n",query_ans(u,v));
}
}
return 0;
}

完结撒花~

05-11 22:03