动态树(Link-Cut Tree)

 

之前以为很恐怖,学了之后发现没有想象中的难

关键还是长长见识,了解能够应用的方面

 

两个题单,慢慢刷:

hwzzyr - Lct系列小结

FlashHu - LCT总结——应用篇(附题单)

 

目前的模板:

(UPD:2020.8.13更新,针对多测优化了一下)

const int N=300005;

//在struct外遍历树上节点一定要pushdown! 
struct LinkCutTree
{
    int fa[N],ch[N][2];
    bool isroot[N];
    int rev[N];
    
    void init(int n)
    {
        for(int i=1;i<=n;i++)
            fa[i]=ch[i][0]=ch[i][1]=rev[i]=0,isroot[i]=true;
    }
    
    void pushdown(int x)
    {
        int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
        if(rev[x])
        {
            swap(l,r);
            rev[l]^=1;
            rev[r]^=1;
            rev[x]=0;
        }
    }
    
    //取决于要维护的东西 看是否要pushdown两层 
    void push(int x)
    {
        if(!isroot[x])
            push(fa[x]);
        pushdown(x);
    }
    
    //维护Splay中的信息 
    void pushup(int x)
    {
        /*维护子树/连通块大小 
        if(x)
            sz[x]=sz[ch[x][0]]+sz[ch[x][1]]+si[x]+1;*/
    }
    
    void rotate(int x)
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        int dir=(ch[f][1]==x);
        swap(isroot[x],isroot[f]);
        
        if(!isroot[x])
            ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
        fa[x]=ff;
        
        ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
        fa[ch[x][dir^1]]=f;
        
        ch[x][dir^1]=f;
        fa[f]=x;
        
        pushup(f),pushup(x);
    }
    
    void splay(int x)
    {
        push(x);
        
        while(!isroot[x])
        {
            int f=fa[x],ff=fa[f];
            if(!isroot[f])
                rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
            rotate(x);
        }
    }
    
    //访问x 返回新根 
    int access(int x)
    {
        int y=0;
        while(x)
        {
            splay(x);
            
            //si[x]=si[x]-sz[y]+sz[ch[x][1]];//维护子树/连通块大小 
            isroot[ch[x][1]]=true;
            isroot[ch[x][1]=y]=false;
            
            pushup(y),pushup(x);
            y=x,x=fa[x];
        }
        return y; 
    }
    
    //将x置为根 
    void makeroot(int x)
    {
        access(x);
        splay(x);
        rev[x]^=1;
    }
    
    //连接x,y 
    void link(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        //makeroot(y);//维护子树/连通块大小
        fa[x]=y;
        //si[y]+=sz[x];//维护子树/连通块大小
        pushup(y);
    }
    
    //断开x,y 
    void cut(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        access(y);
        splay(y);
        
        fa[x]=ch[y][0]=0;
        isroot[x]=true;
        
        pushup(y);
    }
    
    //判断x,y是否相连 
    bool same(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        while(fa[y])
            y=fa[y];
        return x==y;
    }
};
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简单的目录:

简介

一些定义与概念

对于LCT结构的观察

基本函数

一些例题

 

题目中有一些比较重要的玩法:

维护连通性

维护最小生成树(也可以说维护树上路径?)

维护子树大小(指的是原树中的子树)

利用 access 求链并

 


 

~ 简介 ~

 

动态树(LCT)是一种性能很强大的数据结构,能够动态地维护一个无根森林

主要的功能包括:将两棵树合并,将一棵树分割,对于树上两点间路径进行查询/修改

在添加一个标记后,也可以维护原树中子树的大小(而不是维护splay的大小)

 


 

~ 一些定义与概念 ~

 

(虽说LCT维护的是无根森林,实际上仍然有确定的根;只是可以对于一棵树高效地换根罢了)

 

我们可以类比一下有根树维护路径的常用做法——树链剖分

在树链剖分中,我们将所有的边分为轻边与重边,其中重边连接而成的路径称为重链

那么需要维护的路径,就由几条轻边和重链构成,其总数是$logn$级别的;对于每条重链,分别维护链上的信息(一般是BIT/线段树)

 

在LCT中也有类似“重链”的设定,叫做“偏爱路径(preferred path)”;其由“偏爱边(preferred edge)”连接而成

不过,由于LCT中的树是动态的,所以偏爱路径的确立并不能像树剖一样 依赖树的结构,而是要利用“动态”的性质——也就是玄学的势能(证明可以参考 ReMoon:Splay和LCT的复杂度分析

 

偏爱路径的产生,是通过LCT中的一个重要函数:$access(x)$;LCT中的所有操作都需要调用该函数

该函数的意思是,打通一条从$root$到$x$的路径,并使得这条路径成为一条偏爱路径

这其实包含两个步骤:

   1. 将这条路径上的每个点原本延伸出去的偏爱边变为非偏爱边

   2. 将这条路径上的边都作为偏爱边,连接成为一条偏爱路径

即如下图所示

这样一来,每一条偏爱路径就是一个序列,可以考虑通过Splay来维护(因为换根需要将序列翻转)

 


 

~ 对于LCT结构的观察 ~

 

观察上面$access(x)$的过程,可以发现当一条边$fa-x$在被设为偏爱边之前,$fa,x$两点延伸出去的偏爱边都会被删除

这表明了每一点至多会属于一条偏爱路径,跟树剖很相似,有助于我们理解LCT

 

然后考虑如何将偏爱路径用Splay维护

由于偏爱路径是从上层到下层的一条路径,所以不妨将路径按照从浅到深的顺序抽成一个序列

序列中的节点按照路径中的深度获得Splay中的rank,最浅的为$1$,最深的为$len$,如下图所示

在同一Splay中的点必须在同一偏爱路径上,那么偏爱路径间的连接方式就需要考虑了

我们采用的方法是,区分一个点$x$是否为某个Splay的根节点

   1. 若不是(即$fa[x]$在$x$所在的偏爱路径上),那么$fa[x]$为$x$在Splay中的父亲

   2. 若是(即$fa[x]$不在$x$所在的偏爱路径上),那么$fa[x]$为$x$在原树中的父亲

 


 

~ 基本函数 ~

 

需要的数组跟Splay模板中的差不多,只多了一个$isroot$

$isroot[i]$表示,$i$节点是否为某个Splay的根节点

int fa[N],ch[N][2];
bool isroot[N];
int rev[N];

 

先是Splay中的两个函数:$rotate(x)$和$splay(x)$

不过与Splay模板中不太一样的是,在LCT中,rotate和splay的终点是当前Splay的根节点,而不是原树的根节点

 

1. rotate(x)

需要记得交换$x$与$f$的$isroot$标签

void rotate(int x)
{
    int f=fa[x],ff=fa[f];
    int dir=(ch[f][1]==x);
    swap(isroot[x],isroot[f]);

    if(!isroot[x])
        ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
    fa[x]=ff;
    
    ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
    fa[ch[x][dir^1]]=f;
    
    ch[x][dir^1]=f;
    fa[f]=x;

    //pushup(f),pushup(x);
}

 

2. splay(x)

跟Splay维护序列有些不一样的是,在LCT中没有kth函数;于是所有下传标记的任务都转移给了$splay(x)$

不过由于$splay(x)$是由下向上的过程,所以必须提前将所有标记全部下传

void pushdown(int x)
{
    int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
    if(rev[x])
    {
        swap(l,r);   
        rev[l]^=1,rev[r]^=1;
        rev[x]=0;
    }
}
    
void push(int x)
{
    if(!isroot[x])
        push(fa[x]);
    pushdown(x);
}

void splay(int x)
{
    push(x);
    
    while(!isroot[x])
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        if(!isroot[f])
            rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
        rotate(x);
    }
}

 

接着是LCT中的函数;其中$access(x)$和$makeroot(x)$都比较重要

 

3. access(x):访问$x$

在实际操作中,我们可以不用真的分两步执行,而可以将两步合并:

不断将当前Splay中深度较当前节点浅的并入新的Splay(即新的偏爱路径),将深度较当前节点深的割开(将偏爱边换为非偏爱边)

大概是下图的样子

如果把当前点$x$ $splay$一下,那么$x$就成为了当前Splay的根节点

此时左子树中就都是偏爱路径中比$x$浅的节点,右子树中都是比$x$深的节点;按照需求操作即可

然后走向父节点;由于此时$x$为Splay的根节点,所以$fa[x]$为原树中的父亲

void access(int x)
{
    int y=0;//下一层偏爱路径的根节点
    while(x)
    {
        splay(x);
        isroot[ch[x][1]]=true;
        isroot[ch[x][1]=y]=false;
        
        y=x,x=fa[x];
    }
}

 

4. makeroot(x):将原树的根改为$x$

当$access(x)$之后,$x$就在偏爱路径序列的最后一个

如果我们将这个序列翻转,就能将$x$变为原树的根:

对于偏爱路径中的节点,这样显然是对的

对于不在偏爱路径中的节点,在换根后,其在原树中的父亲不变,所以也不会受到影响

void makeroot(int x)
{
    access(x);
    splay(x);
    rev[x]^=1;
}

 

5. link(x,y):将$x,y$分别所在的两棵树通过$x-y$的边连接起来

$makeroot(x)$以后,$x$成为了所在树的根节点

令$fa[x]=y$就可以用一条非偏爱边将两棵树连接

void link(int x,int y)
{
    makeroot(x);
    fa[x]=y;
}

 

6. cut(x,y):将$x-y$边删去,从而将一棵树分成两棵

先$makeroot(x)$,再$access(y),splay(y)$

那么此时$y$变成了原树的根,而$x$被最后一次rotate旋转到了$y$的左儿子(带着翻转标记)

于是将$y$的左儿子割下来,然后打上$isroot$标记就完成了

(其实这个函数并不能分辨原树中是否有$x-y$边,不过一般题目中不会产生这个问题)

void cut(int x,int y)
{
    makeroot(x);
    access(y);
    splay(y);
    
    fa[x]=ch[y][0]=0;
    isroot[x]=true;
    
    //pushup(y);
}

 

7. same(x,y):判断$x,y$是否在同一棵树中

先$makeroot(x)$

接着从$y$一直往上走直到根,判断一下是否为$x$(翻转标记不下传也无所谓,因为翻转标记不会改变$fa[i]$)

这个方法很多,其实怎么搞都无所谓,都是一个复杂度

bool same(int x,int y)
{
    makeroot(x);
    while(fa[y])
        y=fa[y];
    return x==y;
}

 


 

~ 一些例题 ~

 

按照个人觉得逐渐加大力度的顺序出现

 

BZOJ 2049  (洞穴勘测,$SDOI2008$)【LCT维护连通性】

LCT模板题,只需要$link,cut,same$三种操作

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N=100005;

struct LinkCutTree
{
    int fa[N],ch[N][2];
    bool isroot[N];
    int rev[N];
    
    LinkCutTree()
    {
        memset(isroot,true,sizeof(isroot));
    }
    
    void pushdown(int x)
    {
        int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
        if(rev[x])
        {
            swap(l,r);   
            rev[l]^=1;
            rev[r]^=1;
            rev[x]=0;
        }
    }
    
    void push(int x)
    {
        if(!isroot[x])
            push(fa[x]);
        pushdown(x);
    }
    
    void rotate(int x)
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        int dir=(ch[f][1]==x);
        
        swap(isroot[x],isroot[f]);
        if(!isroot[x])
            ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
        fa[x]=ff;
        
        ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
        fa[ch[x][dir^1]]=f;
        
        ch[x][dir^1]=f;
        fa[f]=x;
    }
    
    void splay(int x)
    {
        push(x);
        
        while(!isroot[x])
        {
            int f=fa[x],ff=fa[f];
            if(!isroot[f])
                rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
            rotate(x);
        }
    }
    
    void access(int x)
    {
        int y=0;
        while(x)
        {
            splay(x);
            isroot[ch[x][1]]=true;
            isroot[ch[x][1]=y]=false;
            
            y=x,x=fa[x];
        }
    }
    
    void makeroot(int x)
    {
        access(x);
        splay(x);
        rev[x]^=1;
    }
    
    void link(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        fa[x]=y;
    }
    
    void cut(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        access(y);
        splay(y);

        fa[x]=ch[y][0]=0;
        isroot[x]=true;
    }
    
    bool query(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        while(fa[y])
            y=fa[y];
        return x==y;
    }
}t;

int n,m;
char opt[20];

int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    while(m--)
    {
        int x,y;
        scanf("%s%d%d",opt,&x,&y);
        
        if(opt[0]=='C')
            t.link(x,y);
        if(opt[0]=='D')
            t.cut(x,y);
        if(opt[0]=='Q')
            printf(t.query(x,y)?"Yes\n":"No\n");
    }
    return 0;
}
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BZOJ 2002  (弹飞绵羊,$HNOI2010$)【LCT维护树的深度】

第$i$个点弹到$i+k_i$点,就相当于原树上有一条$i$到$i+k_i$的边;若$i+k_i>n$,可以指定弹到虚拟终点$n+1$

那么每次询问就是问以$n+1$为根的树中,$i$号节点的深度

由于深度就是$i$到$n+1$的距离,那么我们可以先$makeroot(n+1)$,接着$access(i)$,就把路径上的点的$sz$全部pushup到了新的根(可以修改$access(x)$函数将新的根返回)

所以我们只需要对于Splay多维护一下 子树大小$sz[i]$即可

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N=200005;

struct LinkCutTree
{
    int fa[N],ch[N][2];
    bool isroot[N];
    int sz[N],rev[N];
    
    LinkCutTree()
    {
        memset(isroot,true,sizeof(isroot));
    }
    
    void pushdown(int x)
    {
        int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
        if(rev[x])
        {
            swap(l,r);
            rev[l]^=1;
            rev[r]^=1;
            rev[x]=0;
        }
    }
    
    void push(int x)
    {
        if(!isroot[x])
            push(fa[x]);
        pushdown(x);
    }
    
    void pushup(int x)
    {
        if(x)
            sz[x]=sz[ch[x][0]]+sz[ch[x][1]]+1;
    }
    
    void rotate(int x)
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        int dir=(ch[f][1]==x);
        
        swap(isroot[x],isroot[f]);
        if(!isroot[x])
            ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
        fa[x]=ff;
        
        ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
        fa[ch[x][dir^1]]=f;
        
        ch[x][dir^1]=f;
        fa[f]=x;
        
        pushup(f),pushup(x);
    }
    
    void splay(int x)
    {
        push(x);
        
        while(!isroot[x])
        {
            int f=fa[x],ff=fa[f];
            if(!isroot[f])
                rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
            rotate(x);
        }
    }
    
    int access(int x)
    {
        int y=0;
        while(x)
        {
            splay(x);
            isroot[ch[x][1]]=true;
            isroot[ch[x][1]=y]=false;
            
            pushup(y),pushup(x);
            y=x,x=fa[x];
        }
        return y;
    }
    
    void makeroot(int x)
    {
        access(x);
        splay(x);
        rev[x]^=1;
    }
    
    void link(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        fa[x]=y;
    }
    
    void cut(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        access(y);
        splay(y);
        
        fa[x]=ch[y][0]=0;
        isroot[x]=true;
        
        pushup(y);
    }
    
    int depth(int root,int x)
    {
        makeroot(root);
        return sz[access(x)]-1;
    }
}t;

int n,m;
int a[N];

int main()
{
    scanf("%d",&n);
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        scanf("%d",&a[i]);
        t.link(i,min(i+a[i],n+1));
    }
    
    scanf("%d",&m);
    while(m--)
    {
        int opt,x,y;
        scanf("%d%d",&opt,&x);
        ++x;
        
        if(opt==1)
            printf("%d\n",t.depth(n+1,x));
        else
        {
            scanf("%d",&y);
            t.cut(x,min(x+a[x],n+1));
            
            a[x]=y;
            t.link(x,min(x+a[x],n+1));
        }
    }
    return 0;
}
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BZOJ 3669  (魔法森林,$NOI2014$)【LCT维护最小生成树】

这题算是集合了LCT中的几个套路

首先是two pointers:从$0$开始枚举$A$,并且对于每个$A$找到最小的$B$ 使得$1$能到达$n$;显然$B$一开始会被拉满,然后慢慢减小,整个过程是单调的

然后考虑如何对于确定的$A$找到一个最小的$B$:

将$a_i=A$的边依次尝试加入图

可能当前尝试加入的边$x-y$会和图中已有的边构成环,那么我们就找到图中$x$到$y$的路径中$b_i$最大的那条边;若此边权比当前的边权还要大,那么就将这条边删去、加入当前边

这跟构造最小生成树的过程很像;其实这道题目中我们就在用LCT维护最小生成树

在尝试加入所有$a_i=A$的边后,$1$到$n$路径上最大的$b_i$就是最小的$B$

不过在Splay中我们只能维护点权,并不能直接维护边权;一种比较方便的做法是将一条边拆成一个点和两条边

对于原图中的点,将其权值设定为不会影响答案的值(在此题中为$0$);对于边拆出的点,将其权值设定为边权

求路径上$b_i$最大的边是很容易实现的:对于每个Splay中的节点维护一下子树中权值最小的点的编号,pushup可以这样写

void pushup(int x)
{
    int l=ch[x][0],r=ch[x][1];
    mx[x]=(val[mx[l]]>val[mx[r]]?mx[l]:mx[r]);
    mx[x]=(val[x]>val[mx[x]]?x:mx[x]);
}

对于$x$到$y$路径上的查询就可以跟上一题一样,先$makeroot(x)$,再$access(y)$,此时新根的$mx$就是路径上点权最大点的编号

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N=150005;
const int INF=1<<30;

struct LinkCutTree
{
    int fa[N],ch[N][2];
    bool isroot[N];
    int val[N],mx[N];
    int rev[N];
    
    LinkCutTree()
    {
        memset(isroot,true,sizeof(isroot));
    }
     
    void pushdown(int x)
    {
        int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
        if(rev[x])
        {
            swap(l,r);
            rev[l]^=1;
            rev[r]^=1;
            rev[x]=0;
        }
    }
    
    void push(int x)
    {
        if(!isroot[x])
            push(fa[x]);
        pushdown(x);
    }
    
    void pushup(int x)
    {
        int l=ch[x][0],r=ch[x][1];
        mx[x]=(val[mx[l]]>val[mx[r]]?mx[l]:mx[r]);
        mx[x]=(val[x]>val[mx[x]]?x:mx[x]);
    }
    
    void rotate(int x)
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        int dir=(ch[f][1]==x);
        swap(isroot[x],isroot[f]);
        
        if(!isroot[x])
            ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
        fa[x]=ff;
        
        ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
        fa[ch[x][dir^1]]=f;
        
        ch[x][dir^1]=f;
        fa[f]=x;
        
        pushup(f),pushup(x);
    }
    
    void splay(int x)
    {
        push(x);
        
        while(!isroot[x])
        {
            int f=fa[x],ff=fa[f];
            if(!isroot[f])
                rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
            rotate(x);
        }
    }
    
    int access(int x)
    {
        int y=0;
        while(x)
        {
            splay(x);
            isroot[ch[x][1]]=true;
            isroot[ch[x][1]=y]=false;
            
            pushup(y),pushup(x);
            y=x,x=fa[x];
        }
        return y;
    }
    
    void makeroot(int x)
    {
        access(x);
        splay(x);
        rev[x]^=1;
    }
    
    void link(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        fa[x]=y;
    }
    
    void cut(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        access(y);
        splay(y);
        
        fa[x]=ch[y][0]=0;
        isroot[x]=true;
        
        pushup(y);
    }
    
    int judge(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        
        int tmp=y;
        while(fa[tmp])
            tmp=fa[tmp];
        
        if(x==tmp)
            return mx[access(y)];
        return -1;
    }
}t;

int n,m;
int x[N],y[N],A[N],B[N];

int ord[N];

inline bool cmp(int a,int b)
{
    return A[a]<A[b];
}

int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        ord[i]=i;
        scanf("%d%d%d%d",&x[i],&y[i],&A[i],&B[i]);
        t.val[n+i]=B[i];
    }
    
    sort(ord+1,ord+m+1,cmp);
    
    int p=1,ans=INF;
    for(int i=0;i<=A[ord[m]];i++)
    {
        while(p<=m && A[ord[p]]==i)
        {
            int res=t.judge(x[ord[p]],y[ord[p]]);
            if(res==-1)
            {
                t.link(x[ord[p]],n+ord[p]);
                t.link(n+ord[p],y[ord[p]]);
            }
            if(res!=-1 && B[res-n]>B[ord[p]])
            {
                t.cut(x[res-n],res);
                t.cut(res,y[res-n]);
                t.link(x[ord[p]],n+ord[p]);
                t.link(n+ord[p],y[ord[p]]);
            }
            p++;
        }
    
        int    res=t.judge(1,n);
        if(res!=-1)
            ans=min(ans,i+B[res-n]);
    }
    printf("%d\n",ans==INF?-1:ans);
    return 0;
}
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Luogu P2486  (染色,$SDOI2011$)【LCT维护序列上区间染色】

$x$到$y$的路径染色相当于$makeroot(x),access(y)$后对新根打上一个区间修改的标记

然后求序列上的不同颜色段数是一个经典问题,可以通过记录$col[i]$(当前点颜色),$lcol[i]$(区间最左端颜色),$rcol[i]$(区间最右端颜色)和$cnt[i]$(区间中颜色段数)来求解;pushup可以这样写

void pushup(int x)
{
    if(!x)
        return;
    
    int l=ch[x][0],r=ch[x][1];
    lcol[x]=(l?lcol[l]:col[x]);
    rcol[x]=(r?rcol[r]:col[x]);
    cnt[x]=cnt[l]+cnt[r]+1-(rcol[l]==col[x])-(lcol[r]==col[x]);
}

这题中的问题在于,$cnt[i]$对于pushdown的要求很高,需要对左右儿子都pushdown后才能pushup:因为路径修改的标记下传后会影响$cnt[i]$

而对比一下弹飞绵羊和魔法森林,那两道题目中只有区间翻转标记,并且标记下传(交换左右儿子)并不会影响$sz[i],mx[i]$,所以仅需对当前节点pushdown

跟Splay序列操作中的注意事项是一样的

于是稍微修改下push函数

void push(int x)
{
    if(!isroot[x])
        push(fa[x]);
    else
        pushdown(x);
     
    pushdown(ch[x][0]),pushdown(ch[x][1]);
}

然后本题中需要注意,区间翻转标记下传时要交换$lcol[x]$和$rcol[x]$

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N=100005;

struct LinkCutTree
{
    int fa[N],ch[N][2];
    bool isroot[N];
    int col[N],lcol[N],rcol[N],cnt[N];
    int rev[N],tag[N];
    
    LinkCutTree()
    {
        memset(isroot,true,sizeof(isroot));
    }
    
    void pushdown(int x)
    {
        if(!x)
            return;
        
        int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
        if(rev[x])
        {
            swap(l,r);
            swap(lcol[x],rcol[x]);
            rev[l]^=1,rev[r]^=1;
            rev[x]=0;
        }
        if(tag[x])
        {
            col[x]=lcol[x]=rcol[x]=tag[x];
            tag[l]=tag[r]=tag[x];
            cnt[x]=1;
            tag[x]=0;
        }
    }
    
    void push(int x)
    {
        if(!isroot[x])
            push(fa[x]);
        else
            pushdown(x);
         
        pushdown(ch[x][0]),pushdown(ch[x][1]);
    }
    
    void pushup(int x)
    {
        if(!x)
            return;
        
        int l=ch[x][0],r=ch[x][1];
        lcol[x]=(l?lcol[l]:col[x]);
        rcol[x]=(r?rcol[r]:col[x]);
        cnt[x]=cnt[l]+cnt[r]+1-(rcol[l]==col[x])-(lcol[r]==col[x]);
    }
    
    void rotate(int x)
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        int dir=(ch[f][1]==x);
        swap(isroot[x],isroot[f]);
        
        if(!isroot[x])
            ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
        fa[x]=ff;
        
        ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
        fa[ch[x][dir^1]]=f;
        
        ch[x][dir^1]=f;
        fa[f]=x;
        
        pushup(f),pushup(x);
    }
    
    void splay(int x)
    {
        push(x);
        while(!isroot[x])
        {
            int f=fa[x],ff=fa[f];
            if(!isroot[f])
                rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
            rotate(x);
        }
    }
    
    int access(int x)
    {
        int y=0;
        while(x)
        {
            splay(x);
            isroot[ch[x][1]]=true;
            isroot[ch[x][1]=y]=false;
            
            pushup(y),pushup(x);
            y=x,x=fa[x];
        }
        return y; 
    }
    
    void makeroot(int x)
    {
        access(x);
        splay(x);
        rev[x]^=1;
    }
    
    void link(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        fa[x]=y;
    }
    
    void cut(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        access(y);
        splay(y);
        
        fa[x]=ch[y][0]=0;
        isroot[x]=true;
        
        pushup(y);
    }
    
    void cover(int x,int y,int w)
    {
        makeroot(x);
        access(y);
        splay(y);
        tag[y]=w;
    }
}t;

int n,m;
char opt[5];

int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        scanf("%d",&t.col[i]);
        t.pushup(i);
    }
    for(int i=1;i<n;i++)
    {
        int x,y;
        scanf("%d%d",&x,&y);
        t.link(x,y);
    }
    
    while(m--)
    {
        int a,b,c;
        scanf("%s",opt);
        scanf("%d%d",&a,&b);
        
        if(opt[0]=='C')
        {
            scanf("%d",&c);
            t.cover(a,b,c);
        }
        else
        {
            t.makeroot(a);
            t.access(b);
            t.splay(b);
            printf("%d\n",t.cnt[b]);
        }
    }
    return 0;
}
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HDU 5333 ($Undirected\ Graph$,$2015$杭电多校)【LCT维护最大生成树+BIT】

这题是HDU 4677的数据加强版,卡了分块,其余做法都是完全一样的

也是LCT的一类套路题,大概是LCT+BIT(离线)或者LCT+主席树(强制在线)

考虑将所有询问$l_i,r_i$离线,按照$r_i$从小到大的顺序依次处理

对于当前$r=R$,将所有$y_i=R$的边(不妨令$x_i<y_i$)都尝试加入到图中,边权为$x_i$

假如将$x_i-y_i$这条边加入图后会产生一个环,那么就检查原图中$x_i$到$y_i$的这条路径;若最小的边权小于$x_i$,那么就将该边删去、加入$x_i-y_i$这条边

这样的步骤跟之前的LCT维护最小生成树有点类似,不过为什么这样是正确的呢?

因为我们会在尝试加入所有$y_i=R$的边后处理所有$r_i=R$的查询

在这种情况下,$x_i$越大的边越可能被更多的查询包含(能被$l_j\leq x_i$的查询包含),所以这样的一次替换总能够使得该连通分量对于更多的查询有贡献

于是在BIT中维护的就是边权小于等于$i$的边数;在删去一条边时,在BIT中对边权的位置$-1$,加入一条边时,在BIT中对边权的位置$+1$

而每个查询$l_i,r_i$下的共加边数就是在BIT中query($r_i$)-query($l_i$-1)

#include <cstdio>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N=300005;
const int INF=1<<30;

struct LinkCutTree
{
    int fa[N],ch[N][2];
    bool isroot[N];
    int val[N],mn[N];
    int rev[N];
    
    void pushdown(int x)
    {
        int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
        if(rev[x])
        {
            swap(l,r);
            rev[l]^=1;
            rev[r]^=1;
            rev[x]=0;
        }
    }
    
    void push(int x)
    {
        if(!isroot[x])
            push(fa[x]);
        pushdown(x);
    }
    
    void pushup(int x)
    {
        int l=ch[x][0],r=ch[x][1];
        mn[x]=(val[mn[l]]<val[mn[r]]?mn[l]:mn[r]);
        mn[x]=(val[x]<val[mn[x]]?x:mn[x]);
    }
    
    void rotate(int x)
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        int dir=(ch[f][1]==x);
        swap(isroot[x],isroot[f]);
        
        if(!isroot[x])
            ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
        fa[x]=ff;
        
        ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
        fa[ch[x][dir^1]]=f;
        
        ch[x][dir^1]=f;
        fa[f]=x;
        
        pushup(f),pushup(x);
    }
    
    void splay(int x)
    {
        push(x);
        
        while(!isroot[x])
        {
            int f=fa[x],ff=fa[f];
            if(!isroot[f])
                rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
            rotate(x);
        }
    }
    
    int access(int x)
    {
        int y=0;
        while(x)
        {
            splay(x);
            isroot[ch[x][1]]=true;
            isroot[ch[x][1]=y]=false;
            
            pushup(y),pushup(x);
            y=x,x=fa[x];
        }
        return y; 
    }
    
    void makeroot(int x)
    {
        access(x);
        splay(x);
        rev[x]^=1;
    }
    
    void link(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        fa[x]=y;
    }
    
    void cut(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        access(y);
        splay(y);
        
        fa[x]=ch[y][0]=0;
        isroot[x]=true;
        
        pushup(y);
    }
    
    int judge(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        
        int tmp=y;
        while(fa[tmp])
            tmp=fa[tmp];
        
        if(x==tmp)
            return mn[access(y)];
        return -1;
    }
}t;

int bit[N];

inline int lowbit(int x)
{
    return x&(-x);
}

inline void add(int k,int x)
{
    for(int i=k;i<N;i+=lowbit(i))
        bit[i]+=x;
}

inline int query(int k)
{
    int res=0;
    for(int i=k;i;i-=lowbit(i))
        res+=bit[i];
    return res;
}

int n,m,q;
int x[N],y[N];
vector<int> v[N];
int ql[N],qr[N];

int ord[N];

inline bool cmp(int a,int b)
{
    return qr[a]<qr[b];
}

int ans[N];

int main()
{
    while(scanf("%d%d%d",&n,&m,&q)!=EOF)
    {
        for(int i=0;i<=n+m;i++)
        {
            bit[i]=0;
            t.fa[i]=t.ch[i][0]=t.ch[i][1]=t.mn[i]=t.rev[i]=0;
            t.val[i]=INF,t.isroot[i]=true;
            v[i].clear();
        }
        
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            scanf("%d%d",&x[i],&y[i]);
            if(x[i]>y[i])
                swap(x[i],y[i]);
            v[y[i]].push_back(i);
        }
        
        for(int i=1;i<=q;i++)
            scanf("%d%d",&ql[i],&qr[i]),ord[i]=i;
        
        sort(ord+1,ord+q+1,cmp);
        
        int p=1;
        for(int i=1;i<=q;)
        {
            while(p<=qr[ord[i]])
            {
                for(int j=0;j<v[p].size();j++)
                {
                    int id=v[p][j];
                    int res=t.judge(x[id],y[id]);
                    
                    if(res<0)
                    {
                        t.val[n+id]=x[id];
                        t.link(x[id],n+id);
                        t.link(n+id,y[id]);
                        add(x[id],1);
                    }
                    if(res>0 && x[res-n]<x[id])
                    {
                        t.cut(x[res-n],res);
                        t.cut(res,y[res-n]);
                        add(x[res-n],-1);
                        
                        t.val[n+id]=x[id];
                        t.link(x[id],n+id);
                        t.link(n+id,y[id]);
                        add(x[id],1);
                    }
                }
                p++;
            }
            
            int j=i;
            while(j<=q && qr[ord[j]]==qr[ord[i]])
            {
                int cur=ord[j];
                ans[cur]=n-query(qr[cur])+query(ql[cur]-1);
                j++;
            }
            i=j;
        }
        
        for(int i=1;i<=q;i++)
            printf("%d\n",ans[i]);
    }
    return 0;
}
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CF Gym 100543J  ($Pork\ barrel$,$CERC14$)【LCT+主席树】

待补

 

BZOJ 4530  (大融合,$BJOI2014$)【LCT维护子树大小】

裸的LCT是无法维护子树大小的

在上面的弹飞绵羊中,维护的“子树大小”指的是Splay的大小,其实是“偏爱路径长度”

所以我们的困难之处在于,我们在当前节点仅有Splay的信息,而虚儿子的贡献无法被统计到

于是用$si[i]$记录$i$所有虚儿子的子树大小之和,而$sz[i]$表示$i$的子树大小

那么显然有$si[i]=\sum_{\text{j为i的虚儿子}}sz[j]$,$sz[i]=sz[ch[i][0]]+sz[ch[i][1]]+si[i]+1$

其中$sz[i]$可以在pushup中很方便地维护,但是$si[i]$却并不能这样做;需要考虑什么操作会带来$si[i]$的改变

其实只有两处:

在access的时候,会将一些节点由实儿子变为虚儿子、虚儿子变为实儿子

在link的时候,会由一个节点向另一个节点连一条虚边

于是在两个地方分别修改

int access(int x)
{
    int y=0;
    while(x)
    {
        splay(x);
        
        si[x]=si[x]-sz[y]+sz[ch[x][1]];//新添的语句
        isroot[ch[x][1]]=true;
        isroot[ch[x][1]=y]=false;
        
        pushup(y),pushup(x);
        y=x,x=fa[x];
    }
    return y; 
}
void link(int x,int y)
{
    makeroot(x);
    makeroot(y);//新添的语句
    fa[x]=y;
    si[y]+=sz[x];//新添的语句
    pushup(y);
}

为什么要在link中多加一句makeroot(y)呢?因为我们每次仅能更新一个节点的$si[i]$,并不能上传,所以一定要让$y$成为其所在Splay的根

而在access中,由于先有了splay(x),所以$x$一定是根,无需再makeroot

不过,想要得到正确的$sz[i]$,还需要注意一点:由于$i$在Splay中的左右儿子都会对$sz[i]$产生贡献,所以需要让$i$的Splay中的前驱成为根、让$i$成为根的右儿子,这样一来就把所有比$i$深的点全部夹到$i$在Splay的儿子中了

这就是为什么在代码中要makeroot(x),makeroot(y);这样一来$y$为根、$x$为左儿子(且$x$无实儿子),与上面所说的夹法是等价的

#include <cstdio>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N=200005;

struct LinkCutTree
{
    int fa[N],ch[N][2];
    bool isroot[N];
    int rev[N],sz[N],si[N];
    
    LinkCutTree()
    {
        memset(isroot,true,sizeof(isroot));
    }
    
    void pushdown(int x)
    {
        int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
        if(rev[x])
        {
            swap(l,r);
            rev[l]^=1;
            rev[r]^=1;
            rev[x]=0;
        }
    }
    
    //取决于要维护的东西 看是否要pushdown两层 
    void push(int x)
    {
        if(!isroot[x])
            push(fa[x]);
        pushdown(x);
    }
    
    //维护Splay中的信息 
    void pushup(int x)
    {
        if(x)
            sz[x]=sz[ch[x][0]]+sz[ch[x][1]]+si[x]+1;
    }
    
    void rotate(int x)
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        int dir=(ch[f][1]==x);
        swap(isroot[x],isroot[f]);
        
        if(!isroot[x])
            ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
        fa[x]=ff;
        
        ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
        fa[ch[x][dir^1]]=f;
        
        ch[x][dir^1]=f;
        fa[f]=x;
        
        pushup(f),pushup(x);
    }
    
    void splay(int x)
    {
        push(x);
        
        while(!isroot[x])
        {
            int f=fa[x],ff=fa[f];
            if(!isroot[f])
                rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
            rotate(x);
        }
    }
    
    //访问x 返回新根 
    int access(int x)
    {
        int y=0;
        while(x)
        {
            splay(x);
            
            si[x]=si[x]-sz[y]+sz[ch[x][1]];
            isroot[ch[x][1]]=true;
            isroot[ch[x][1]=y]=false;
            
            pushup(y),pushup(x);
            y=x,x=fa[x];
        }
        return y; 
    }
    
    //将x置为根 
    void makeroot(int x)
    {
        access(x);
        splay(x);
        rev[x]^=1;
    }
    
    //连接x,y 
    void link(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        makeroot(y);
        fa[x]=y;
        si[y]+=sz[x],pushup(y);
    }
}t;

int n,m;

int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=n;i++)
        t.sz[i]=1,t.si[i]=0;
    t.sz[0]=t.si[0]=0;
    
    while(m--)
    {
        char opt=getchar();
        while(opt<'A' || opt>'Z')
            opt=getchar();
        int x,y;
        scanf("%d%d",&x,&y);
        
        if(opt=='A')
            t.link(x,y);
        else
        {
            t.makeroot(x);
            t.makeroot(y);
            printf("%lld\n",1LL*t.sz[x]*(t.sz[y]-t.sz[x]));
        }
    }
    
    return 0;
}
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BZOJ 3510  (首都)【LCT维护重心】(维护子树大小+重心性质+启发式合并)

在struct外遍历树上节点一定要pushdown!

在struct外遍历树上节点一定要pushdown!

在struct外遍历树上节点一定要pushdown!

首先题目中“到各点距离之和最小”就是重心的一个定义,然后这题需要利用重心的几个性质:

   1. 把重心作为根,则最大子树大小不超过$\frac{n}{2}$

   2. 把两棵树通过一条边相连,则新树的重心在原来两树重心的连线上(即使原来的树有$2$个重心仍然成立)

   3. 若在一棵树上再连接一个节点,那么重心最多会移动$1$的距离

于是用LCT维护树的结构,并且不断将重心makeroot;在LCT外,用并查集维护重心(也可以在LCT上查找,就是慢了些)

每次合并两棵树,就在两棵树重心的连线上找到所有子树大小不超过$\frac{n}{2}$的点即可;只要检查 原来两棵树重心 分别所在的子树就可以了(其他子树一定不会比这两个大)

不过这一条链可能相当长,在极端情况下,重心到叶子节点的距离可能是$\frac{n}{2}$;所以需要考虑优化

使用启发式合并:将较小的树并到较大的树上,那么重心移动(从较大树的重心开始)的最大距离 就是较小树的大小,整体上是$O(nlogn)$的

好像大部分的题解思路是将较小树的节点拆下来一个个连上去、每次看要不要移动;不过我的做法是,在LCT中link后通过access将这条链提出来,然后在这条链对应的Splay上找后继,由于是依次访问所以复杂度为$O(n)$

找后继的时候要注意pushdown...在这里卡了三天(丢人)

#include <cstdio>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N=200005;

struct LinkCutTree
{
    int fa[N],ch[N][2];
    bool isroot[N];
    int rev[N],sz[N],si[N];
    
    LinkCutTree()
    {
        memset(isroot,true,sizeof(isroot));
    }
    
    void pushdown(int x)
    {
        int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
        if(rev[x])
        {
            swap(l,r);
            rev[l]^=1;
            rev[r]^=1;
            rev[x]=0;
        }
    }
    
    //取决于要维护的东西 看是否要pushdown两层 
    void push(int x)
    {
        if(!isroot[x])
            push(fa[x]);
        pushdown(x);
    }
    
    //维护Splay中的信息 
    void pushup(int x)
    {
        //维护子树/连通块大小 
        if(x)
            sz[x]=sz[ch[x][0]]+sz[ch[x][1]]+si[x]+1;
    }
    
    void rotate(int x)
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        int dir=(ch[f][1]==x);
        swap(isroot[x],isroot[f]);
        
        if(!isroot[x])
            ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
        fa[x]=ff;
        
        ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
        fa[ch[x][dir^1]]=f;
        
        ch[x][dir^1]=f;
        fa[f]=x;
        
        pushup(f),pushup(x);
    }
    
    void splay(int x)
    {
        push(x);
        
        while(!isroot[x])
        {
            int f=fa[x],ff=fa[f];
            if(!isroot[f])
                rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
            rotate(x);
        }
    }
    
    //访问x 返回新根 
    int access(int x)
    {
        int y=0;
        while(x)
        {
            splay(x);
            
            si[x]=si[x]-sz[y]+sz[ch[x][1]];    //维护子树/连通块大小 
            isroot[ch[x][1]]=true;
            isroot[ch[x][1]=y]=false;
            
            pushup(y),pushup(x);
            y=x,x=fa[x];
        }
        return y; 
    }
    
    //将x置为根 
    void makeroot(int x)
    {
        access(x);
        splay(x);
        rev[x]^=1;
    }
    
    //连接x,y 
    void link(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        makeroot(y);//维护子树/连通块大小
        fa[x]=y;
        si[y]+=sz[x],pushup(y);//维护子树/连通块大小
    }
    
    //断开x,y 
    void cut(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        access(y);
        splay(y);
        
        fa[x]=ch[y][0]=0;
        isroot[x]=true;
        
        pushup(y);
    }
};

int n,m,xorsum;
char opt[5];

int fa[N];
LinkCutTree t;

inline int find(int x)
{
    if(fa[x]==x)
        return x;
    return fa[x]=find(fa[x]);
}

inline int next(int x)
{
    t.splay(x);
    
    t.pushdown(x);
    if(!t.ch[x][1])
        return -1;
    
    int y=t.ch[x][1];
    t.pushdown(y);
    while(t.ch[y][0])
        y=t.ch[y][0],t.pushdown(y);
    return y;
}

int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=n;i++)
        xorsum^=i,t.sz[i]=1,fa[i]=i;
    
    while(m--)
    {
        int x,y;
        scanf("%s",opt);
        
        if(opt[0]=='A')
        {
            scanf("%d%d",&x,&y);
            int rx=find(x),ry=find(y);
            int nroot=0,tsz=t.sz[rx]+t.sz[ry];
            if(t.sz[rx]<t.sz[ry])
                swap(x,y),swap(rx,ry);
            
            t.link(y,x);
            t.makeroot(rx);
            t.access(ry),t.splay(rx);
            
            int cnt=1;
            int cur=rx,nxt=next(cur),last=rx; 
            
            t.splay(nxt),t.splay(cur);
            while(t.sz[nxt]*2>tsz)
            {
                last=cur,cur=nxt,nxt=next(cur);
                t.splay(nxt),t.splay(cur);
                cnt++;
            }
            
            t.splay(cur),t.splay(last);
            while((tsz-t.sz[cur])*2<=tsz)
            {
                cnt++;
                if(!nroot || nroot>cur)
                    nroot=cur;
                
                last=cur,cur=next(cur);
                
                if(cur==-1)
                    break;
                t.splay(cur),t.splay(last);
            }
            
            t.makeroot(nroot);
            fa[nroot]=fa[rx]=fa[ry]=nroot;
            xorsum^=rx^ry^nroot;
        }
        if(opt[0]=='Q')
        {
            scanf("%d",&x);
            printf("%d\n",find(x));
        }
        if(opt[0]=='X')
            printf("%d\n",xorsum);
    }
    return 0;
}
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牛客38727C Cmostp2022 牛客暑期多校 加赛)【SAM,LCT access 维护 parent 树的链并,离线转化】

首先从字符串转化为树上问题:右端点在区间 $[l,r]$ 的状态等价于字符串 $s[1:l]$ 到 $s[1:r]$ 这 $r-l+1$ 个状态在 SAM parent 树上的链并。

接着考虑使用扫描线,从左向右扫描 $r$,对于每个 $r$ 回答依次回答所有 $[l_i,r]$ 的询问。为了能够维护这样的信息,我们在 parent 树上暴力染色,并通过树状数组维护每个标记的子串数量,规则为:使用 LCT 对于 $s[1:r]$ 所属的状态进行 access,那么我们会得到一条偏爱路径、并在这个过程中拆分一些原有的偏爱路径。我们将新得到的偏爱路径暴力染上标记 $r$,同时在树状数组的位置 $r$ 加上该偏爱路径的表示的子串数量;对于被拆分的原有的偏爱路径,我们在对应标记的位置减去被拆分出的子串数量。那么对于询问 $[l_i,r]$ 就是在树状数组上对 $[l_i,r]$ 的区间求和。

每个节点的标记可以通过懒标记维护,在 splay 的时候 pushdown 下去即可。另外,同一标记的点一定属于同一个 splay,故其数量等价于 splay 的大小,可以通过 pushup 维护。暴力染色的复杂度等同于 access 的复杂度,是 $\mathrm{O}(n\ logn)$ 的。考虑到每次暴力染色还需要进行树状数组修改,所以最终整体复杂度为 $\mathrm{O}(n\ logn^2)$。

#include <cstdio>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

typedef long long ll;
typedef pair<int,int> pii;

const int N=500005;

ll t[N];

inline int lowbit(int x)
{
    return x&(-x);
}

inline void add(int k,int x)
{
    if(!k)
        return;
    for(int i=k;i<N;i+=lowbit(i))
        t[i]+=x;
}

inline ll sum(int k)
{
    ll ans=0;
    for(int i=k;i;i-=lowbit(i))
        ans+=t[i];
    return ans;
}

bool isroot[N<<1];
int fa[N<<1],ch[N<<1][2];
int sz[N<<1],len[N<<1],col[N<<1],tag[N<<1];

void clear(int n)
{
    for(int i=1;i<=n;i++)
        fa[i]=ch[i][0]=ch[i][1]=0,sz[i]=1,isroot[i]=true;
}

void pushup(int x)
{
    if(x)
        sz[x]=sz[ch[x][0]]+sz[ch[x][1]]+len[x];
}

void pushdown(int x)
{
    if(tag[x])
    {
        tag[ch[x][0]]=tag[ch[x][1]]=tag[x];
        col[x]=tag[x],tag[x]=0;
    }
}

void push(int x)
{
    if(!isroot[x])
        push(fa[x]);
    pushdown(x);
}

void rotate(int x)
{
    int f=fa[x],ff=fa[f];
    int dir=(ch[f][1]==x);
    swap(isroot[x],isroot[f]);
    
    if(!isroot[x])
        ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
    fa[x]=ff;
    
    ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
    fa[ch[x][dir^1]]=f;
    
    ch[x][dir^1]=f;
    fa[f]=x;
    
    pushup(f),pushup(x);
}

void splay(int x)
{
    push(x);
    while(!isroot[x])
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        if(!isroot[f])
            rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
        rotate(x);
    }
}

int access(int x,int val)
{
    int y=0;
    while(x)
    {
        splay(x);
        
        add(col[x],sz[ch[x][1]]-sz[x]);
        add(val,sz[x]-sz[ch[x][1]]);
        isroot[ch[x][1]]=true;
        isroot[ch[x][1]=y]=false;
        tag[x]=val;
        
        pushup(y),pushup(x);
        y=x,x=fa[x];
    }
    return y;
}

const int C=26; //注意检查字符集大小!

//在结构题外开任何与SAM状态相关的数组,都需要N<<1
struct SuffixAutomaton
{
    int sz,lst; //状态数上限=2|S|-1 
    
    int len[N<<1],link[N<<1];
    int nxt[N<<1][C];
    //map<char,int> nxt[N<<1];
    //extend(char),并使用nxt[clone]=nxt[q]替换memcpy
    
    SuffixAutomaton()
    {
        len[0]=0,link[0]=-1;
        lst=sz=0;
    }
    
    void extend(int c)
    {
        int cur=++sz;
        len[cur]=len[lst]+1;
        
        int p=lst;
        while(p!=-1 && !nxt[p][c])
            nxt[p][c]=cur,p=link[p];
        
        if(p==-1)
            link[cur]=0;
        else
        {
            int q=nxt[p][c];
            if(len[p]+1==len[q])
                link[cur]=q;
            else
            {
                int clone=++sz;
                len[clone]=len[p]+1;
                link[clone]=link[q];
                memcpy(nxt[clone],nxt[q],C*4);
                
                while(p!=-1 && nxt[p][c]==q)
                    nxt[p][c]=clone,p=link[p];
                link[q]=link[cur]=clone;
            }
        }
        lst=cur;
    }
}sam;

int n,q;
char s[N];
vector<pii> vq[N];

ll ans[N];

int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&q);
    scanf("%s",s+1);
    for(int i=1;i<=q;i++)
    {
        int x,y;
        scanf("%d%d",&x,&y);
        vq[y].emplace_back(pii(x,i));
    }
    
    for(int i=1;i<=n;i++)
        sam.extend(s[i]-'a');
    
    clear(sam.sz);
    for(int i=1;i<=sam.sz;i++)
        fa[i]=sam.link[i],
        sz[i]=len[i]=sam.len[i]-sam.len[sam.link[i]];
    
    for(int i=1,cur=0;i<=n;i++)
    {
        cur=sam.nxt[cur][s[i]-'a'];
        access(cur,i);
        
        for(pii x: vq[i])
            ans[x.second]=sum(n)-sum(x.first-1);
    }
    
    for(int i=1;i<=q;i++)
        printf("%lld\n",ans[i]);
    return 0;
}
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~ 一些训练遇到的杂题 ~

 

HDU 6858 (Discovery of Cycles,2020 Multi-University Training Contest 8)

如果能看出来成环区间能够用two pointers依次求,就是一个简单的LCT维护树上连通性了。

 

牛客 204603  (Graph,2019ICPC沈阳)

这题没有让求有多少个点对连通,而是问是否全部连通,所以可以反向揣测出来只能求整体的状态。

而求整体是否连通可以用xor:给点对$(u,v)$上的两点均赋上随机点权,若两者连通则该连通块xor值为$0$,否则至少有一个连通块xor值不为$0$。

连通块的xor值可以考虑类似子树大小维护,改一下sz、si的意义即可。

#include <map>
#include <random>
#include <chrono>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

typedef pair<int,int> pii;
typedef unsigned int ui;
const int N=100005;

mt19937 mt_rand(chrono::high_resolution_clock::now().time_since_epoch().count());

int num;

//在struct外遍历树上节点一定要pushdown! 
struct LinkCutTree
{
    int fa[N],ch[N][2];
    bool isroot[N];
    int rev[N];
    ui sz[N],si[N],val[N];
    
    void init(int n)
    {
        for(int i=1;i<=n;i++)
            fa[i]=ch[i][0]=ch[i][1]=rev[i]=sz[i]=si[i]=val[i]=0,isroot[i]=true;
    }
    
    void pushdown(int x)
    {
        int &l=ch[x][0],&r=ch[x][1];
        if(rev[x])
        {
            swap(l,r);
            rev[l]^=1;
            rev[r]^=1;
            rev[x]=0;
        }
    }
    
    //取决于要维护的东西 看是否要pushdown两层 
    void push(int x)
    {
        if(!isroot[x])
            push(fa[x]);
        pushdown(x);
    }
    
    //维护Splay中的信息 
    void pushup(int x)
    {
        /*维护子树/连通块大小*/
        if(x)
            sz[x]=sz[ch[x][0]]^sz[ch[x][1]]^si[x]^val[x];
    }
    
    void rotate(int x)
    {
        int f=fa[x],ff=fa[f];
        int dir=(ch[f][1]==x);
        swap(isroot[x],isroot[f]);
        
        if(!isroot[x])
            ch[ff][ch[ff][1]==f]=x;
        fa[x]=ff;
        
        ch[f][dir]=ch[x][dir^1];
        fa[ch[x][dir^1]]=f;
        
        ch[x][dir^1]=f;
        fa[f]=x;
        
        pushup(f),pushup(x);
    }
    
    void splay(int x)
    {
        push(x);
        
        while(!isroot[x])
        {
            int f=fa[x],ff=fa[f];
            if(!isroot[f])
                rotate((ch[f][1]==x)==(ch[ff][1]==f)?f:x);
            rotate(x);
        }
    }
    
    //访问x 返回新根 
    int access(int x)
    {
        int y=0;
        while(x)
        {
            splay(x);
            
            si[x]=si[x]^sz[y]^sz[ch[x][1]];//维护子树/连通块大小 
            isroot[ch[x][1]]=true;
            isroot[ch[x][1]=y]=false;
            
            pushup(y),pushup(x);
            y=x,x=fa[x];
        }
        return y; 
    }
    
    //将x置为根 
    void makeroot(int x)
    {
        access(x);
        splay(x);
        rev[x]^=1;
    }
    
    //连接x,y 
    void link(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        if(sz[x]!=0)
            num--;
        
        makeroot(y);//维护子树/连通块大小
        if(sz[y]!=0)
            num--;
        
        fa[x]=y;
        si[y]^=sz[x];//维护子树/连通块大小
        
        pushup(y);
        if(sz[y]!=0)
            num++;
    }
    
    //断开x,y 
    void cut(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        if(sz[x]!=0)
            num--;
        
        access(y);
        splay(y);
        
        fa[x]=ch[y][0]=0;
        isroot[x]=true;
        
        pushup(y);
        if(sz[x]!=0)
            num++;
        if(sz[y]!=0)
            num++;
    }
    
    //判断x,y是否相连 
    bool same(int x,int y)
    {
        makeroot(x);
        while(fa[y])
            y=fa[y];
        return x==y;
    }
    
    void change(int x,ui w)
    {
        makeroot(x);
        if(sz[x]!=0)
            num--;
        
        val[x]^=w;
        pushup(x);
        
        if(sz[x]!=0)
            num++;
    }
}t;

int n,m;

int main()
{
    int T;
    scanf("%d",&T);
    while(T--)
    {
        scanf("%d%d",&n,&m);
        t.init(n),num=0;
        
        map<pii,ui> mp;
        while(m--)
        {
            int opt,x,y;
            scanf("%d",&opt);
            if(opt!=5)
            {
                scanf("%d%d",&x,&y);
                if(x>y)
                    swap(x,y);
            }
            
            if(opt==1)
                t.link(x,y);
            if(opt==2)
                t.cut(x,y);
            if(opt==3)
            {
                ui rnd=mt_rand();
                mp[pii(x,y)]=rnd;
                
                t.change(x,rnd);
                t.change(y,rnd);
            }
            if(opt==4)
            {
                ui rnd=mp[pii(x,y)];
                t.change(x,rnd);
                t.change(y,rnd);
            }
            if(opt==5)
                printf(num==0?"YES\n":"NO\n");
        }
    }
    return 0;
}
View Code

 

(待续)

posted @ 2020-02-17 01:26  LiuRunky  阅读(1093)  评论(0编辑  收藏  举报