LCT 学习笔记
\(\text{LCT}\) 学习笔记
可曾久仰 \(\text{LCT}\) 大名，可曾听闻 \(\text{Splay}\) 骂名？
动态树
对于一棵有 \(n\) 个节点的树，如果每个点都有点权，那么求解 \(x,y\) 之间的路径上的点权和可以用树链剖分+线段树简单做到。
考虑对于一棵 \(n\) 个节点的动态树，也就是可以删除某一条边或者加入某一条边。那么此时我们的树链所保证的时间复杂度可能不再正确，因此我们需要一种动态保证时间复杂度的划分方法，我们称之为 实链剖分。
实链剖分：
对每一条边钦定实或虚两种，每一个节点最多只有一条与儿子相连的边为实边，其余均为虚边。不同于重链剖分和长链剖分，因为实链剖分的应用场景在于一棵变化的树，因此实边和虚边的划分没有具体的要求。
如何正确的钦定实链虚链从而达到正确的时间复杂度就是所谓的 \(\text{LCT}\)。
\(\text{LCT}\)
我们考虑用 \(\text{Splay}\) 维护每一个剖分出的实链，并且将这些 \(\text{Splay}\) 合并到一棵树里用来代替原先森林里的每一棵树。更具体的，这棵辅助树有以下性质：
- 原图中的每一棵树都对应一棵辅助树，原图中不联通的两个点不会出现在一棵辅助树上。
- 辅助树中的每一棵 \(\text{Splay}\) 树的中序遍历都对应在原树上一条从上到下的链。
- 原树中的节点和辅助树中的节点一一对应。
- 辅助树中的每一棵 \(\text{Splay}\) 树并不孤立。对于每一棵 \(\text{Splay}\) 树的根节点，其对应在辅助树上的父亲即为原树中其对应链顶的父亲。区别于 \(\text{Splay}\) 树内的实边，\(\text{Splay}\) 树根节点的父亲边在原树中是一条虚边。为了区别这两种边，我们考虑让每一个节点只维护实边相连的儿子节点，如此我们可以在正常向上跳父亲的同时区分实边和虚边。
- 通过上面的性质，我们可以看出每一棵辅助树都对应唯一的原树和剖分方式，因此我们只需要维护辅助树即可。
因为需要用到 \(\text{Splay}\)，所以介绍 \(\text{Splay}\) 的操作函数（部分）：
\(\text{IsRoot}\)
bool IsRoot(int x){
return lc(faz[x])==x||rc(faz[x])==x;
//因为 LCT 的虚边认父不认子，因此只要某个点的父亲节点没有它作为儿子，那么它一定是 Splay 的根
}//注意这个函数不是根时返回 1，是根时返回 0
\(\text{Rotate}\)
void Rotate(int x){
int y=faz[x],z=faz[y],k=get(x);//get 表示 x 是左儿子(返回 0)还是右儿子(返回 1)
if(IsRoot(y))ch[z][get(y)]=x;//不是根的话需要维护实边的儿子信息
ch[y][k]=ch[x][!k],faz[ch[x][!k]]=y;
ch[x][!k]=y,faz[y]=x,faz[x]=z;
PushUp(y),PushUp(x);//PushUp 就是上传答案的函数
return ;
}
\(\text{Splay}\)
void Splay(int x){
for(int y;y=faz[x],IsRoot(x);Rotate(x)){
if(IsRoot(y))Rotate(get(y)==get(x)?y:x);
}
return ;
}//普通的双旋 Splay
考虑如何通过辅助树完成对答案的求解。因为对于一棵变化的树来讲，通过多条链的信息合并答案显然是困难的，因此可以考虑将 \(x,y\) 之间的路径钦定为一条实链，这样我们便只需要维护每一条链的信息并直接查询即可。为了让 \(x,y\) 之间的路径是一种合法的划分方式，我们首先需要将 \(x\) 换到原树的根部。不难发现我们可以通过打通 \(x\) 到当前根部的路径，最后整体翻转，这样原本深度最低的 \(x\) 就变成深度最高的节点了。打通的链一定只保留了所进入的每一条实链的位置 \(x\) 到其链顶的所有点，也就是中序遍历在 \(x\) 之前的点，那么我们只需要将 \(x\) 换到当前 \(\text{Splay}\) 树的顶部，所需要的就只有 \(x\) 的左子树了。
考虑实现这个过程的函数：
\(\text{Access}\)
void Access(int x){
for(int y=0;x;x=faz[y=x]){//相当于向上跳链
Splay(x),rc(x)=y;//将 x 旋到 Splay 顶，只需要保留左子树，右子树是上一个跳到的节点
PushUp(x);//更新信息
}
return ;
}
\(\text{PushTag}\)
void PushTag(int x){
swap(lc(x),rc(x));//因为打上了标记，所以中序遍历是颠倒的，需要交换左右子树
tag[x]^=1;
return ;
}
\(\text{MakeRoot}\)
void MakeRoot(int x){
Access(x),Splay(x);//打通路径并让 x 维护整条链的信息
PushTag(x);//整体翻转
return ;
}
不难看出因为有了反转标记，所以在将某个点旋到顶部之前需要将所有标记下放，因此需要添加函数：
\(\text{PushDown}\)
void PushDown(int x){
if(tag[x]){
if(lc(x))PushTag(lc(x));
if(rc(x))PushTag(rc(x));
tag[x]=0;
}
return ;
}
\(\text{Update}\)
void Update(int x){
if(IsRoot(x))Update(faz[x]);//优先下放父亲的标记
PushDown(x);
return ;
}
void Splay(int x){
Update(x);
...
}
这样我们就将 \(x\) 换到了根部，接着打通 \(x,y\) 之间的路径即可得到答案。
实现操作的函数：
\(\text{Split}\)
void Split(int x,int y){
MakeRoot(x);
Access(y),Splay(y);
}//注意这个函数将 x,y 之间的路径分割出来后，信息存储在 y 处
那么我们已经考虑完了如何查询题目中给出的询问，但是我们依旧没有考虑如何添加一条边或是删去一条边。考虑相同的思路，我们在 \(x,y\) 之间加边的时候，首先要考虑此次加边是否合法，因此我们需要知道每个点所在的辅助树的根节点。如果两个点在同一个辅助树中，说明他们原先就已经联通，不可以继续加边；否则不妨在 \(x,y\) 之间连接一条虚边。
而对于删边，首先要考虑 \(x,y\) 之间是否已经有边存在，我们将 \(x\) 换到根之后，如果 \(x,y\) 不在同一个辅助树，或者 \(y\) 的父亲不是 \(x\)，或者 \(y\) 不是所在实链的链顶，那么说明 \(x,y\) 之间没有边，不可以删边；不然将 \(x\) 的右儿子和 \(y\) 的父亲清空即可。
实现操作的函数：
\(\text{FindRoot}\)
int FindRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
while(lc(x))x=lc(x);//找到深度最低的点，即为根
Splay(x);
return x;
}
\(\text{Link}\)
void Link(int x,int y){
MakeRoot(x);
if(FindRoot(y)==x)return ;//如果保证加边合法，则这句话可以去掉。
faz[x]=y;
return ;
}
\(\text{Cut}\)
void Cut(int x,int y){
MakeRoot(x);
if(FindRoot(y)!=x||faz[y]!=x||lc(y))return ;
//如果保证删边合法，则可以删掉，但必须保留 FindRoot，不然无法保证正确性
rc(x)=faz[y]=0;
return ;
}
以上就是 \(\text{LCT}\) 的全部函数实现。对于一个 \(n\) 个点 \(m\) 次操作的 \(\text{LCT}\)，其时间复杂度是 \(O((n+m)\log n)\) 的。
做题技巧
区间下放
有认真学习过 \(\text{Splay}\) 的人一定知道，对一个区间建立区间 \(\text{Splay}\)，我们可以通过区间标记的方式维护一些内容。更具体的，类似于区间和，区间最大（小）值，区间加，区间乘等一些常见的线段树标记都可以在 \(\text{LCT}\) 上进行维护和下放，只需要多使用一个类似于 \(\text{PushTag}\) 的函数，并将这些函数在 \(\text{PushDown}\) 内统一调用即可。（注意函数调用的顺序）
普通 \(\text{LCT}\)
这里 普通 的定义指：
- 权值在点上，也就是操作的修改和查询仅关于点权。
- 修改和查询仅查询链相关内容。
对于这样的问题，可以用上面讲解的模板简单通过。
【模板】LCT
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=1e5+5;
int n,m;
namespace LCT{
#define lc(x) ch[x][0]
#define rc(x) ch[x][1]
#define get(x) (rc(faz[x])==x)
int faz[N],ch[N][2],sum[N],val[N];
bool tag[N];
bool IsRoot(int x){
return lc(faz[x])==x||rc(faz[x])==x;
}
void PushUp(int x){
sum[x]=sum[lc(x)]^sum[rc(x)]^val[x];
return ;
}
void PushTag(int x){
swap(lc(x),rc(x));
tag[x]^=1;
return ;
}
void PushDown(int x){
if(tag[x]){
if(lc(x))PushTag(lc(x));
if(rc(x))PushTag(rc(x));
tag[x]=0;
}
return ;
}
void Rotate(int x){
int y=faz[x],z=faz[y],k=get(x);
if(IsRoot(y))ch[z][get(y)]=x;
ch[y][k]=ch[x][!k],faz[ch[x][!k]]=y;
ch[x][!k]=y,faz[y]=x,faz[x]=z;
PushUp(y),PushUp(x);
return ;
}
void Update(int x){
if(IsRoot(x))Update(faz[x]);
PushDown(x);
return ;
}
void Splay(int x){
Update(x);
for(int y;y=faz[x],IsRoot(x);Rotate(x)){
if(IsRoot(y))Rotate(get(y)==get(x)?y:x);
}
return ;
}
void Access(int x){
for(int y=0;x;x=faz[y=x]){
Splay(x),rc(x)=y;
PushUp(x);
}
return ;
}
void MakeRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
PushTag(x);
return ;
}
int FindRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
while(lc(x))PushDown(x),x=lc(x);
Splay(x);
return x;
}
void Split(int x,int y){
MakeRoot(x);
Access(y),Splay(y);
return ;
}
void Link(int x,int y){
MakeRoot(x);
if(FindRoot(y)==x)return ;
faz[x]=y;
return ;
}
void Cut(int x,int y){
MakeRoot(x);
if(FindRoot(y)!=x||faz[y]!=x||lc(y))return ;
faz[y]=rc(x)=0;
return ;
}
};
int main(){
ios::sync_with_stdio(0);
cin.tie(0);
cin>>n>>m;
for(int i=1;i<=n;i++)cin>>LCT::val[i];
while(m--){
int opt,x,y;
cin>>opt>>x>>y;
switch(opt){
case 0:{
LCT::Split(x,y);
cout<<LCT::sum[y]<<"\n";
break;
}case 1:{
LCT::Link(x,y);
break;
}case 2:{
LCT::Cut(x,y);
break;
}case 3:{
LCT::Splay(x);
LCT::val[x]=y;
break;
}
}
}
return 0;
}
边权 \(\text{LCT}\)
顾名思义，这类 \(\text{LCT}\) 相当于将题目中的点权转为了边权。因为 \(\text{LCT}\) 没有固定的父子关系，因此维护的边权会变得紊乱，可能会出现一个点需要维护多个边权的情况。因此我们考虑拆点，将 \(u\to v\) 拆成 \(u\to w\to v\)，然后让 \(w\) 的点权成为边 \(u\to v\) 的边权，如此即可正确求解。当然对于某一些特定的题目，我们也可以采取固定原始树的形状后，将边权下放到儿子节点的方式。
【SPOJ375 QTREE】难存的情缘
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=2e4+5,inf=2e9;
int T,n;
namespace LCT{
#define lc(x) (ch[x][0])
#define rc(x) (ch[x][1])
#define get(x) (rc(faz[x])==x)
int ch[N][2],faz[N],val[N],mx[N],mn[N];
bool tag[N];
void Init(){
for(int i=0;i<(n<<1);i++){
mx[i]=-inf;
mn[i]=val[i]=inf;
}
return ;
}
bool IsRoot(int x){
return lc(faz[x])==x||rc(faz[x])==x;
}
void PushUp(int x){
mx[x]=max({mx[lc(x)],mx[rc(x)],(abs(val[x])==inf?-inf:val[x])});
mn[x]=min({mn[lc(x)],mn[rc(x)],(abs(val[x])==inf?inf:val[x])});
return ;
}
void PushTag(int x){
swap(lc(x),rc(x));
tag[x]^=1;
return ;
}
void PushDown(int x){
if(tag[x]){
if(lc(x))PushTag(lc(x));
if(rc(x))PushTag(rc(x));
tag[x]=0;
}
return ;
}
void Rotate(int x){
int y=faz[x],z=faz[y],k=get(x);
if(IsRoot(y))ch[z][get(y)]=x;
ch[y][k]=ch[x][!k],faz[ch[x][!k]]=y;
ch[x][!k]=y,faz[y]=x,faz[x]=z;
PushUp(y),PushUp(x);
return ;
}
void Update(int x){
if(IsRoot(x))Update(faz[x]);
PushDown(x);
return ;
}
void Splay(int x){
Update(x);
for(int y;y=faz[x],IsRoot(x);Rotate(x)){
if(IsRoot(y))Rotate(get(y)==get(x)?y:x);
}
return ;
}
void Access(int x){
for(int y=0;x;x=faz[y=x]){
Splay(x),rc(x)=y;
PushUp(x);
}
return ;
}
void MakeRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
PushTag(x);
return ;
}
void Split(int x,int y){
MakeRoot(x);
Access(y),Splay(y);
return ;
}
void Link(int x,int y){
MakeRoot(x);
faz[x]=y;
return ;
}
}
int main(){
ios::sync_with_stdio(0);
cin.tie(0),cout.tie(0);
cin>>n;
LCT::Init();
for(int i=1;i<n;i++){
int x,y,z;
cin>>x>>y>>z;
LCT::val[n+i]=z;
LCT::Link(x,n+i);
LCT::Link(n+i,y);
}
while(1){
string s;
cin>>s;
if(s[0]=='D')break;
int x,y;
cin>>x>>y;
switch(s[0]){
case 'C':{
LCT::MakeRoot(n+x);
LCT::val[n+x]=y;
break;
}case 'Q':{
LCT::Split(x,y);
cout<<LCT::mx[y]<<"\n";
break;
}
}
}
return 0;
}
子树 \(\text{LCT}\)
对于题目中的操作涉及子树查询时，我们发现仅通过一条链的信息没有办法维护子树的信息，但我们不妨对每一个节点多统计一个信息：虚子树的信息。也就是每个点通过虚边相连的点的信息汇总。那么我们在 \(\text{PushUp}\) 时也需要加入这些虚子树的贡献才能得到正确的答案。
同时考虑到在 \(\text{Access}\) 时，我们更改了一个节点的右节点，同样修改的还有虚节点的信息，因此我们需要对该函数进行一些处理，更具体的，我们需要加入
siz2[x]+=siz[rc(x)]-siz[y];
作为信息的更新，正确性显然。同理在 \(\text{Link}\) 时，我们也添加了一条虚边，因此 \(x\) 的贡献需要加给 \(y\)。
值得注意的是，当维护的信息不具有可减性时（最大值），我们需要通过其他的数据结构维护。
【BJOI2014】大融合
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define pii pair<int,int>
const int N=3e4+5,Q=4e4+5;
int n,m,tot;
int fa[N],ans[Q];
map<pii,bool>mp;
struct Query{
int opt,l,r;
}q[Q];
int FindFaz(int x){
if(fa[x]==x)return fa[x];
return fa[x]=FindFaz(fa[x]);
}
void Merge(int x,int y){
int a=FindFaz(x),b=FindFaz(y);
if(a!=b)fa[a]=b;
return ;
}
namespace LCT{
#define faz(x) FindFaz(faz[x])
#define lc(x) (ch[x][0])
#define rc(x) (ch[x][1])
#define get(x) (rc(faz(x))==x)
int faz[N],ch[N][2],siz[N];
bool tag[N];
void Init(int x){
lc(x)=rc(x)=0;
siz[x]=1;
return ;
}
bool IsRoot(int x){
return lc(faz(x))==x||rc(faz(x))==x;
}
void PushUp(int x){
siz[x]=siz[lc(x)]+siz[rc(x)]+1;
return ;
}
void PushTag(int x){
swap(lc(x),rc(x));
tag[x]^=1;
return ;
}
void PushDown(int x){
if(tag[x]){
if(lc(x))PushTag(lc(x));
if(rc(x))PushTag(rc(x));
tag[x]=0;
}
return ;
}
void Rotate(int x){
int y=faz(x),z=faz(y),k=get(x);
if(IsRoot(y))ch[z][get(y)]=x;
ch[y][k]=ch[x][!k],faz[ch[x][!k]]=y;
ch[x][!k]=y,faz[y]=x,faz[x]=z;
PushUp(y),PushUp(x);
return ;
}
void Update(int x){
if(IsRoot(x))Update(faz(x));
PushDown(x);
return ;
}
void Splay(int x){
Update(x);
for(int y;y=faz(x),IsRoot(x);Rotate(x)){
if(IsRoot(y))Rotate(get(y)==get(x)?y:x);
}
return ;
}
void Access(int x){
for(int y=0;x;x=faz(y=x)){
Splay(x),rc(x)=y;
PushUp(x);
}
return ;
}
void MakeRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
PushTag(x);
return ;
}
int FindRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
while(lc(x))PushDown(x),x=lc(x);
Splay(x);
return x;
}
void Split(int x,int y){
MakeRoot(x);
Access(y),Splay(y);
return ;
}
void Dfs(int x){
PushDown(x);
if(lc(x))Dfs(lc(x)),Merge(lc(x),x);
if(rc(x))Dfs(rc(x)),Merge(rc(x),x);
return ;
}
void Link(int x,int y){
int a=FindFaz(x),b=FindFaz(y);
if(FindRoot(a)==FindRoot(b)){
Split(a,b);
Dfs(b);
int t=FindFaz(b);
faz[t]=faz(b);
Init(t);
}else{
MakeRoot(a);
faz[a]=b;
}
return ;
}
int Query(int x,int y){
int a=FindFaz(x),b=FindFaz(y);
Split(a,b);
return siz[b]-1;
}
}
int main(){
ios::sync_with_stdio(0);
cin.tie(0);
cin>>n>>m;
for(int i=1;i<=n;i++)fa[i]=i;
for(int i=1;i<=m;i++){
int x,y;
cin>>x>>y;
mp[{x,y}]=mp[{y,x}]=true;
}
while(1){
int opt,x,y;
cin>>opt;
if(opt==-1)break;
cin>>x>>y;
q[++tot]={opt,x,y};
if(opt==0)mp[{x,y}]=mp[{y,x}]=false;
}
for(auto it=mp.begin();it!=mp.end();it++){
if(it->second){
int x=it->first.first,y=it->first.second;
mp[{x,y}]=mp[{y,x}]=false;
LCT::Link(x,y);
}
}
for(int i=tot;i>=1;i--){
int x=q[i].l,y=q[i].r;
if(q[i].opt==0)LCT::Link(x,y);
else ans[i]=LCT::Query(x,y);
}
for(int i=1;i<=tot;i++){
if(q[i].opt)cout<<ans[i]<<"\n";
}
return 0;
}
图论 \(\text{LCT}\)
当然了，我们的 \(\text{LCT}\) 不仅仅适用于树论，对于图论，\(\text{LCT}\) 也有一战之力。
维护联通性
显然当 \(\text{FindRoot}(x)=\text{FindRoot(y)}\) 时两个点联通。当然需要保证图始终是森林或不支持删边。
【SDOI2008】洞穴勘测
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=1e4+5;
int n,m;
namespace LCT{
#define lc(x) ch[x][0]
#define rc(x) ch[x][1]
#define get(x) (rc(faz[x])==x)
int faz[N],ch[N][2];
bool tag[N];
bool IsRoot(int x){
return lc(faz[x])==x||rc(faz[x])==x;
}
void PushTag(int x){
swap(lc(x),rc(x));
tag[x]^=1;
return ;
}
void PushDown(int x){
if(tag[x]){
if(lc(x))PushTag(lc(x));
if(rc(x))PushTag(rc(x));
tag[x]=0;
}
return ;
}
void Rotate(int x){
int y=faz[x],z=faz[y],k=get(x);
if(IsRoot(y))ch[z][get(y)]=x;
ch[y][k]=ch[x][!k],faz[ch[x][!k]]=y;
ch[x][!k]=y,faz[y]=x,faz[x]=z;
return ;
}
void Update(int x){
if(IsRoot(x))Update(faz[x]);
PushDown(x);
return ;
}
void Splay(int x){
Update(x);
for(int y;y=faz[x],IsRoot(x);Rotate(x)){
if(IsRoot(y))Rotate(get(y)==get(x)?y:x);
}
return ;
}
void Access(int x){
for(int y=0;x;x=faz[y=x])Splay(x),rc(x)=y;
return ;
}
void MakeRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
PushTag(x);
return ;
}
int FindRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
while(lc(x))PushDown(x),x=lc(x);
Splay(x);
return x;
}
void Link(int x,int y){
MakeRoot(x);
FindRoot(y);
faz[x]=y;
return ;
}
void Cut(int x,int y){
MakeRoot(x);
FindRoot(y);
faz[y]=rc(x)=0;
return ;
}
bool Query(int x,int y){
return FindRoot(x)==FindRoot(y);
}
};
int main(){
ios::sync_with_stdio(0);
cin.tie(0);
cin>>n>>m;
while(m--){
char opt[10];
int x,y;
cin>>opt>>x>>y;
switch(opt[0]){
case 'C':{
LCT::Link(x,y);
break;
}case 'D':{
LCT::Cut(x,y);
break;
}case 'Q':{
if(LCT::Query(x,y))cout<<"Yes\n";
else cout<<"No\n";
break;
}
}
}
return 0;
}
维护边双连通分量
考虑当加入一条边的时候，如果形成了环，说明这些点一定在一个边双连通分量中，\(\text{Dfs}\) 这条链上的所有点，并通过并查集将其缩到一个点。相应的，\(\text{LCT}\) 的对应操作也需要通过并查集来跳转。
很显然这样的操作不支持删边。
【AHOI2005】航线规划
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define pii pair<int,int>
const int N=3e4+5,Q=4e4+5;
int n,m,tot;
int fa[N],ans[Q];
map<pii,bool>mp;
struct Query{
int opt,l,r;
}q[Q];
int FindFaz(int x){
if(fa[x]==x)return fa[x];
return fa[x]=FindFaz(fa[x]);
}
void Merge(int x,int y){
int a=FindFaz(x),b=FindFaz(y);
if(a!=b)fa[a]=b;
return ;
}
namespace LCT{
#define faz(x) FindFaz(faz[x])
#define lc(x) (ch[x][0])
#define rc(x) (ch[x][1])
#define get(x) (rc(faz(x))==x)
int faz[N],ch[N][2],siz[N];
bool tag[N];
void Init(int x){
lc(x)=rc(x)=0;
siz[x]=1;
return ;
}
bool IsRoot(int x){
return lc(faz(x))==x||rc(faz(x))==x;
}
void PushUp(int x){
siz[x]=siz[lc(x)]+siz[rc(x)]+1;
return ;
}
void PushTag(int x){
swap(lc(x),rc(x));
tag[x]^=1;
return ;
}
void PushDown(int x){
if(tag[x]){
if(lc(x))PushTag(lc(x));
if(rc(x))PushTag(rc(x));
tag[x]=0;
}
return ;
}
void Rotate(int x){
int y=faz(x),z=faz(y),k=get(x);
if(IsRoot(y))ch[z][get(y)]=x;
ch[y][k]=ch[x][!k],faz[ch[x][!k]]=y;
ch[x][!k]=y,faz[y]=x,faz[x]=z;
PushUp(y),PushUp(x);
return ;
}
void Update(int x){
if(IsRoot(x))Update(faz(x));
PushDown(x);
return ;
}
void Splay(int x){
Update(x);
for(int y;y=faz(x),IsRoot(x);Rotate(x)){
if(IsRoot(y))Rotate(get(y)==get(x)?y:x);
}
return ;
}
void Access(int x){
for(int y=0;x;x=faz(y=x)){
Splay(x),rc(x)=y;
PushUp(x);
}
return ;
}
void MakeRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
PushTag(x);
return ;
}
int FindRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
while(lc(x))PushDown(x),x=lc(x);
Splay(x);
return x;
}
void Split(int x,int y){
MakeRoot(x);
Access(y),Splay(y);
return ;
}
void Dfs(int x){
PushDown(x);
if(lc(x))Dfs(lc(x)),Merge(lc(x),x);
if(rc(x))Dfs(rc(x)),Merge(rc(x),x);
return ;
}
void Link(int x,int y){
int a=FindFaz(x),b=FindFaz(y);
if(FindRoot(a)==FindRoot(b)){
Split(a,b);
Dfs(b);
int t=FindFaz(b);
faz[t]=faz(b);
Init(t);
}else{
MakeRoot(a);
faz[a]=b;
}
return ;
}
int Query(int x,int y){
int a=FindFaz(x),b=FindFaz(y);
Split(a,b);
return siz[b]-1;
}
}
int main(){
ios::sync_with_stdio(0);
cin.tie(0);
cin>>n>>m;
for(int i=1;i<=n;i++)fa[i]=i;
for(int i=1;i<=m;i++){
int x,y;
cin>>x>>y;
mp[{x,y}]=mp[{y,x}]=true;
}
while(1){
int opt,x,y;
cin>>opt;
if(opt==-1)break;
cin>>x>>y;
q[++tot]={opt,x,y};
if(opt==0)mp[{x,y}]=mp[{y,x}]=false;
}
for(auto it=mp.begin();it!=mp.end();it++){
if(it->second){
int x=it->first.first,y=it->first.second;
mp[{x,y}]=mp[{y,x}]=false;
LCT::Link(x,y);
}
}
for(int i=tot;i>=1;i--){
int x=q[i].l,y=q[i].r;
if(q[i].opt==0)LCT::Link(x,y);
else ans[i]=LCT::Query(x,y);
}
for(int i=1;i<=tot;i++){
if(q[i].opt)cout<<ans[i]<<"\n";
}
return 0;
}
维护生成树
考虑一个最小生成树思路，对于一个环，我们显然可以考虑啊去掉里面边权最大的一条边，然后再添加新的边。由此，我们可以考虑维护链的最大值对应的编号。当我们需要删除某一个编号时，将其旋转到辅助树的根部，并将其和两个儿子的连接断开，这样就相当于删除了这一条边。
不难看出，这样子的操作不支持删边。
最小差值生成树
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=5e4+5,M=2e5+5,W=1e4+5;
int n,m,ans,cnt;
bool book[M];
struct Edge{
int u,v,w;
friend bool operator <(Edge &a,Edge &b){return a.w<b.w;}
}e[M];
namespace LCT{
#define lc(x) (ch[x][0])
#define rc(x) (ch[x][1])
#define get(x) (rc(faz[x])==x)
int faz[N+M],ch[N+M][2],id[N+M],mn[N+M];
bool tag[N+M];
bool IsRoot(int x){
return lc(faz[x])==x||rc(faz[x])==x;
}
void PushUp(int x){
id[x]=x;
if(id[lc(x)]>n&&(id[x]<=n||id[x]>id[lc(x)]))id[x]=id[lc(x)];
if(id[rc(x)]>n&&(id[x]<=n||id[x]>id[rc(x)]))id[x]=id[rc(x)];
return ;
}
void PushTag(int x){
swap(lc(x),rc(x));
tag[x]^=1;
return ;
}
void PushDown(int x){
if(tag[x]){
if(lc(x))PushTag(lc(x));
if(rc(x))PushTag(rc(x));
tag[x]=0;
}
return ;
}
void Rotate(int x){
int y=faz[x],z=faz[y],k=get(x);
if(IsRoot(y))ch[z][get(y)]=x;
ch[y][k]=ch[x][!k],faz[ch[x][!k]]=y;
ch[x][!k]=y,faz[y]=x,faz[x]=z;
PushUp(y),PushUp(x);
return ;
}
void Update(int x){
if(IsRoot(x))Update(faz[x]);
PushDown(x);
return ;
}
void Splay(int x){
Update(x);
for(int y;y=faz[x],IsRoot(x);Rotate(x)){
if(IsRoot(y))Rotate(get(y)==get(x)?y:x);
}
return ;
}
void Access(int x){
for(int y=0;x;x=faz[y=x]){
Splay(x),rc(x)=y;
PushUp(x);
}
return ;
}
void MakeRoot(int x){
Access(x),Splay(x);
PushTag(x);
return ;
}
int FindRoot(int x){
Access(x),Splay(x),PushDown(x);
while(lc(x))PushDown(x=lc(x));
Splay(x);
return x;
}
void Split(int x,int y){
MakeRoot(x);
Access(y),Splay(y);
return ;
}
bool Check(int x,int y){
MakeRoot(x);
return FindRoot(y)==x;
}
void Link(int x,int y){
MakeRoot(x);
faz[x]=y;
return ;
}
void Query(int x,int y,int idx){
if(Check(x,y)){
Split(x,y);
int pos=id[y];
book[pos-n]=true;
Splay(pos);
faz[lc(pos)]=faz[rc(pos)]=0;
}else cnt++;
Link(x,idx);
Link(idx,y);
return ;
}
}
int main(){
ios::sync_with_stdio(0);
cin.tie(0),cout.tie(0);
cin>>n>>m;
for(int i=1;i<=m;i++){
int x,y,z;
cin>>x>>y>>z;
e[i]={x,y,z};
}
sort(e+1,e+1+m);
ans=W;
int L=1;
for(int i=1;i<=m;i++){
int x=e[i].u,y=e[i].v;
if(x==y){
book[i]=true;
continue ;
}
LCT::Query(x,y,n+i);
while(book[L]&&L<=i)++L;
if(cnt>=n-1)ans=min(ans,e[i].w-e[L].w);
}
cout<<ans;
return 0;
}
