[BZOJ4539][HNOI2016]树(主席树)

4539: [Hnoi2016]树
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Description

　　小A想做一棵很大的树，但是他手上的材料有限，只好用点小技巧了。开始，小A只有一棵结点数为N的树，结
点的编号为1,2,…,N，其中结点1为根；我们称这颗树为模板树。小A决定通过这棵模板树来构建一颗大树。构建过
程如下：（1）将模板树复制为初始的大树。（2）以下(2.1)(2.2)(2.3)步循环执行M次（2.1）选择两个数字a,b，
其中1<=a<=N，1<=b<=当前大树的结点数。（2.2）将模板树中以结点a为根的子树复制一遍，挂到大树中结点b的下
方(也就是说，模板树中的结点a为根的子树复制到大树中后，将成为大树中结点b的子树)。（2.3）将新加入大树
的结点按照在模板树中编号的顺序重新编号。例如，假设在进行2.2步之前大树有L个结点，模板树中以a为根的子
树共有C个结点，那么新加入模板树的C个结点在大树中的编号将是L+1,L+2,…,L+C；大树中这C个结点编号的大小
顺序和模板树中对应的C个结点的大小顺序是一致的。下面给出一个实例。假设模板树如下图：

根据第(1)步，初始的大树与模板树是相同的。在(2.1)步，假设选择了a=4，b=3。运行(2.2)和(2.3)后，得到新的
大树如下图所示

现在他想问你，树中一些结点对的距离是多少。

Input

　　第一行三个整数：N,M,Q，以空格隔开，N表示模板树结点数，M表示第(2)中的循环操作的次数，Q 表示询问数
量。接下来N-1行，每行两个整数 fr,to，表示模板树中的一条树边。再接下来M行，每行两个整数x,to，表示将模
板树中 x 为根的子树复制到大树中成为结点to的子树的一次操作。再接下来Q行，每行两个整数fr,to，表示询问
大树中结点 fr和 to之间的距离是多少。N,M,Q<=100000

Output

　　输出Q行，每行一个整数，第 i行是第 i个询问的答案。

Sample Input

5 2 3
1 4
1 3
4 2
4 5
4 3
3 2
6 9
1 8
5 3

Sample Output

6
3
3

HINT

经过两次操作后，大树变成了下图所示的形状：

结点6到9之间经过了6条边，所以距离为6；类似地，结点1到8之间经过了3条边；结点5到3之间也经过了3条边。

Source

思维难度低，代码难度高。

直接上主席树即可。

代码用时：0.5h。抄一次代码，错误率还是比较低的，只有一个地方接口参数写反了。

  1 #include<cstdio>
  2 #include<algorithm>
  3 #include<iostream>
  4 #define rep(i,l,r) for (int i=l; i<=r; i++)
  5 typedef long long ll;
  6 using namespace std;
  7 
  8 const int N=100100,M=2000100;
  9 int n,m,tot,dfn,sm[M],ls[M],rs[M],rt[N],lf[N],rg[N],id[N];
 10 struct P{ int id,rt,fa; ll l,r; }a[N];
 11 
 12 template<typename T>inline void rd(T &x){
 13    int t; char ch;
 14    for (t=0; !isdigit(ch=getchar()); t=(ch=='-'));
 15    for (x=ch-'0'; isdigit(ch=getchar()); x=x*10+ch-'0');
 16    if (t) x=-x;
 17 }
 18 
 19 void ins(int x,int &y,int L,int R,int k){
 20    y=++tot; sm[y]=sm[x]+1;
 21    if (L==R) return; int mid=(L+R)>>1;
 22    if (k<=mid) rs[y]=rs[x],ins(ls[x],ls[y],L,mid,k);
 23       else ls[y]=ls[x],ins(rs[x],rs[y],mid+1,R,k);
 24 }
 25 
 26 int que(int k,int z){
 27    int L=1,R=n,mid,t,x=rt[lf[k]-1],y=rt[rg[k]];
 28    while (L<R){
 29       mid=(L+R)>>1; t=sm[ls[y]]-sm[ls[x]];
 30       if (z<=t) R=mid,x=ls[x],y=ls[y];
 31          else L=mid+1,z-=t,x=rs[x],y=rs[y];
 32    }
 33    return L;
 34 }
 35 
 36 int getid(ll x,int ed){
 37    int L=1,R=ed+1,mid;
 38    while (L+1<R){
 39       mid=(L+R)>>1;
 40       if (a[mid].l<=x) L=mid; else R=mid;
 41    }
 42    return L;
 43 }
 44 
 45 struct T{
 46    int tot,fst[N],pnt[N<<1],len[N<<1],nxt[N<<1];
 47    int fa[N],sz[N],son[N],anc[N];
 48    ll d[N];
 49    void add(int x,int y,int z)
 50    { pnt[++tot]=y; len[tot]=z; nxt[tot]=fst[x]; fst[x]=tot; }
 51    
 52    void dfs(int x){
 53       int p; sz[x]=1;
 54       for (p=fst[x]; p; p=nxt[p]){
 55          int y=pnt[p];
 56          if (y!=fa[x]){
 57             fa[y]=x; d[y]=d[x]+len[p];
 58             dfs(y); sz[x]+=sz[y];
 59             if (sz[y]>sz[son[x]]) son[x]=y;
 60          }
 61       }
 62    }
 63    
 64    void nbr(int x,int tp){
 65       lf[x]=rg[x]=++dfn; id[dfn]=x; anc[x]=tp; int p;
 66       if (son[x]) nbr(son[x],tp),rg[x]=rg[son[x]];
 67       for (p=fst[x]; p; p=nxt[p]){
 68          int y=pnt[p];
 69          if (y!=fa[x] && y!=son[x]) nbr(y,y),rg[x]=rg[y];
 70       }
 71    }
 72    
 73    void div(int x,int tp){
 74       anc[x]=tp; int p;
 75       if (son[x]) div(son[x],tp);
 76       for (p=fst[x]; p; p=nxt[p]){
 77          int y=pnt[p];
 78          if (y!=fa[x] && y!=son[x]) div(y,y);
 79       }
 80    }
 81    
 82    int lca(int x,int y){
 83       for (; anc[x]!=anc[y]; x=fa[anc[x]])
 84          if (d[anc[x]]<d[anc[y]]) swap(x,y);
 85       return (d[x]<d[y]) ? x : y;
 86    }
 87    
 88    int gettp(int x,int y){
 89       int z;
 90       for (; anc[x]!=anc[y]; x=fa[anc[x]]) z=anc[x];
 91       return (x==y) ? z : son[y];
 92    }
 93    
 94    void build(){
 95       rep(i,1,n) ins(1,n,rt[i-1],rt[i],id[i]);
 96    }
 97    
 98    ll dist(int x,int y){ return d[x]+d[y]-(d[lca(x,y)]<<1); }
 99 }t1,t2;
100 
101 int main(){
102    freopen("bzoj4539.in","r",stdin);
103    freopen("bzoj4539.out","w",stdout);
104    rd(n); rd(m); int cas,z; ll x,y;
105    rd(cas);
106    rep(i,1,n-1) rd(x),rd(y),t1.add(x,y,1),t1.add(y,x,1);
107    t1.dfs(1); t1.nbr(1,1);
108    rep(i,1,n) ins(rt[i-1],rt[i],1,n,id[i]);
109    a[1].id=1; a[1].rt=1; a[1].l=1; a[1].r=n;
110    rep(i,1,m){
111       rd(x); rd(y);
112       a[i+1].rt=x; a[i+1].id=i+1;
113       a[i+1].l=a[i].r+1; a[i+1].r=a[i].r+t1.sz[x];
114       z=getid(y,i); a[i+1].fa=y=que(a[z].rt,y-a[z].l+1);
115       t2.add(z,i+1,t1.d[y]-t1.d[a[z].rt]+1);
116    }
117    t2.dfs(1); t2.div(1,1); int u,v,w; ll ans;
118    while (cas--){
119       rd(x); rd(y); u=getid(x,m+1); v=getid(y,m+1); w=t2.lca(u,v);
120       x=que(a[u].rt,x-a[u].l+1); y=que(a[v].rt,y-a[v].l+1);
121       if (u==v) printf("%lld
",t1.dist(x,y));
122       else{
123          if (u==w) swap(u,v),swap(x,y);
124          if (v==w){
125             v=t2.gettp(u,w);
126             ans=t1.d[x]-t1.d[a[u].rt]+t2.d[u]-t2.d[v];
127             x=a[v].fa; ans+=t1.dist(x,y)+1;
128          }else{
129             ans=t1.d[x]-t1.d[a[u].rt]+t1.d[y]-t1.d[a[v].rt]+t2.dist(u,v);
130             u=t2.gettp(u,w); v=t2.gettp(v,w);
131             x=a[u].fa; y=a[v].fa;
132             ans-=(t1.d[t1.lca(x,y)]-t1.d[a[w].rt])<<1;
133          }
134          printf("%lld
",ans);
135       }
136    }
137    return 0;
138 }