【loj6184】无心行挽（虚树+倍增）

题目链接：https://loj.ac/problem/6184
每次询问给一些关键点，询问树上每个点离最近的关键点的距离（以后称为f(u)）最大值是多少。
询问数比较大，但 \sum{K} 和n是一个级别的，我们考虑每次把询问的点建成虚树，在虚树上统计答案。那些不在虚树上的点的一定是通过虚树上的点走到的，它们的f(u)也都是通过虚树上的信息来维护的。
（update 7.17）建虚树的过程具体就是在栈中保存一条还未进行连边构图的树链，先按dfn序从小到大排序，如果新加入的点恰好是栈顶的后辈就直接把它加入栈中，如果不是就记他们的lca为u，我们只需要找到u从下到上第一个在栈中出现的祖先，并让它在top-1的位置，其他弹掉并建边即可。这是因为按dfn排过序，这时u->原栈顶 这条树链不可能再有新的分叉了，所以我们没必要保存它们，直接建边弹出栈就好了，而u以上的树链并不确定，我们还不能弹掉。至于弹后的栈顶，我们根据它是否是u来判断是否将u加入栈。做完上述操作后再将新节点加进去就没毛病了。

细节较多的分类讨论：

1、一个虚树上的节点的其他不在虚树中的子树中的答案，由于要排除掉在虚树上（或虚树边上）的儿子，需要预处理的时候对每个点开个有序的vector记录每个儿子子树最深值，查询时找到第一个不在虚树（边）上的儿子就break，这样统计这部分答案的均摊代价是O(虚树度数)的。
2、一条虚树上压缩后的长度大于1的边上的点的不在虚树中的子树中的答案。这部分我们需要通过预处理的倍增数组O(log(n))地来找到从上面的节点u走最优或从下面的节点v走最优的分界点k。然后d---k询问从d走到d->k中的一个点再往不包含d的子树中走的最大值，k->u询问u向下走不经过k的子树最大值。这两个东西都可以预先用倍增数组求出来，单次查询O(log2(n))。

注意：

1、最好强制让1是虚树的根，否则最后还得考虑虚树的根往上走再折回来的答案。
2、别忘了答案仍可能出在虚树上，要把虚树上节点的f值取个max。
接下来是一份AC代码：

#pragma GCC optimize(2)
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define rep(i,a,b) for(register int i=(a);i<=(b);++i)
typedef long long ll;
const int N = 200005;
int n,Q,nn;
struct la{
    int gr,h[N],nxt[N],to[N],w[N];
    inline void tu(int x,int y,int c=0){to[++gr]=y,nxt[gr]=h[x],h[x]=gr,w[gr]=c;}
}R,F;

int K[N],cnt,tim,dfn[N];
int ff[N][24],m,dep[N],zhe[N][24],dwn[N][24];
int sta[N],top,f[N],g[N],bit[N];
vector<int> son[N];
bool cmp2(const int &a,const int &b){return f[a]>f[b];}
void dfs(int u,int fa){
    dfn[u]=++tim;dep[u]=dep[fa]+1;
    ff[u][0]=fa;
    rep(i,1,m){
        ff[u][i]=ff[ff[u][i-1]][i-1];
        if(!ff[u][i])break;
    }
    for(int i=R.h[u];i;i=R.nxt[i]){
        int d=R.to[i];
        if(d==fa)continue;
        dfs(d,u);
        if(f[d]+1>f[u])g[u]=f[u],f[u]=f[d]+1;
        else g[u]=max(g[u],f[d]+1);
        son[u].push_back(d);
    }
    if(son[u].size()>0)sort(son[u].begin(),son[u].end(),cmp2);
    for(int i=R.h[u];i;i=R.nxt[i]){
        int d=R.to[i];
        if(d==fa)continue;
        zhe[d][0]=(son[u][0]==d?g[u]:f[u])+1;
        dwn[d][0]=(son[u][0]==d?g[u]:f[u]);
    }
    
}
void beizeng(){
    rep(i,1,m){
        rep(u,1,n){
            if(!ff[u][i])continue;
            zhe[u][i]=max(zhe[ff[u][i-1]][i-1]+bit[i-1],zhe[u][i-1]);
            dwn[u][i]=max(dwn[ff[u][i-1]][i-1],dwn[u][i-1]+bit[i-1]);
        }
    }
}
inline int lca(int x,int y){
    if(dep[x]<dep[y])swap(x,y);
    for(int i=m;i>=0;--i)if(dep[ff[x][i]]>=dep[y])x=ff[x][i];
    if(x==y)return x;
    for(int i=m;i>=0;--i)if(ff[x][i]!=ff[y][i])x=ff[x][i],y=ff[y][i];
    return ff[x][0];
}
bool cmp(int x,int y){return dfn[x]<dfn[y];}
int dis[N],ans;
bool is[N],in[N];
void dp_up(int u){
    if(is[u])dis[u]=0;
    else dis[u]=0x3f3f3f3f;
    for(int i=F.h[u];i;i=F.nxt[i]){
        int d=F.to[i];
        dp_up(d);
        dis[u]=min(dis[u],dis[d]+F.w[i]);
    }
}
int btw(int u,int d){
    for(int i=0;i<=m;++i)if(d&bit[i])u=ff[u][i];
    return u;
}
void get_up(int u,int d,int k){
    if(!d)return;
    int t=0;
    for(int i=0;i<=m;++i)if(d&bit[i]){
        
        ans=max(ans,t+k+zhe[u][i]);
        u=ff[u][i],t+=bit[i];
    }

}
void get_dwn(int u,int d,int k){
    if(d<=0)return;
    for(int i=0;i<=m;++i)if(d&bit[i]){
        d-=bit[i],ans=max(ans,k+d+dwn[u][i]);
        u=ff[u][i];
        if(!d)return;
    }
}
int que[N],r;
void dp_dwn(int u){
    int tmp=0,now;ans=max(ans,dis[u]);//printf("%d %d\n",u,dis[u]);
    for(int i=F.h[u];i;i=F.nxt[i]){
        int d=F.to[i];
        dis[d]=min(dis[d],dis[u]+F.w[i]);
        dp_dwn(d);
        tmp=(dis[u]-dis[d]+F.w[i])/2;
        if(F.w[i]>1){
            if(tmp==F.w[i])get_up(d,tmp-1,dis[d]);
            else if(tmp==0)get_dwn(d,F.w[i]-1,1+dis[u]);
            else{
                now=btw(d,tmp);
                get_up(d,tmp,dis[d]);
                get_dwn(now,F.w[i]-tmp-1,dis[u]+1);
            }
            now=btw(d,F.w[i]-1);
            in[now]=1;
            que[++r]=now;
        }
    }
}
void get_son(int u){
    rep(i,0,(int)(son[u].size()-1)){
        if(!in[son[u][i]]){ans=max(ans,dis[u]+f[son[u][i]]+1);break;}
    }
    for(int i=F.h[u];i;i=F.nxt[i]){
        int d=F.to[i];
        get_son(d);
    }
    F.h[u]=0;
    in[u]=0;
}
int main(){
    freopen("inception.in","r",stdin);
    freopen("inception.out","w",stdout);
    scanf("%d%d",&n,&Q);
    m=log2(n);
    int u,v;
    rep(i,2,n)scanf("%d%d",&u,&v),R.tu(u,v),R.tu(v,u);
    bit[0]=1;
    rep(i,1,m)bit[i]=bit[i-1]<<1;
    dfs(1,0);
    beizeng();
    while(Q--){
        scanf("%d",&cnt);
        rep(i,1,cnt)scanf("%d",&K[i]),is[K[i]]=1;
        sort(K+1,K+cnt+1,cmp);
        F.gr=0;ans=0;
        sta[top=1]=1;//默认让1来做虚树的根，会省去一些麻烦
        in[1]=1;
        rep(i,1,cnt){
            if(K[i]==1)continue;
            int tmp=lca(sta[top],K[i]);
            in[K[i]]=1;
            if(tmp==sta[top]){sta[++top]=K[i];continue;}
            while(top>1&&dfn[sta[top-1]]>=dfn[tmp]){
                F.tu(sta[top-1],sta[top],dep[sta[top]]-dep[sta[top-1]]);
                top--;
            }
            if(sta[top]!=tmp)F.tu(tmp,sta[top],dep[sta[top]]-dep[tmp]),sta[top]=tmp,in[tmp]=1;
            sta[++top]=K[i];
        }
        while(top>1)F.tu(sta[top-1],sta[top],dep[sta[top]]-dep[sta[top-1]]),top--;
        dp_up(1);
        dp_dwn(1);
        get_son(1);
        printf("%d\n",ans);
        //clear_is,gr
        rep(i,1,cnt)is[K[i]]=0;
        rep(i,1,r)in[que[i]]=0;
        r=0;
    }
    return 0; 
}