[JSOI2016] 轻重路径 题解
前言
题目链接：LOJ；洛谷；Hydro & bzoj。
题意简述
在二叉树上，不断删除叶子，你要维护其树链剖分后重儿子编号和。如果两个孩子大小相同，在一开始连向左儿子，或者保持修改前的连接。
\(n \leq 2 \times 10^5\)。
题目分析
有分块的、有二分的，那我来讲一讲我的想法——树剖维护树剖。
首先反转操作，不断加叶子，那么可能发生变化的就是根到当前结点上，轻儿子变成重儿子。由于树链剖分的性质，这样的个数不会超过 \(\log\)。考虑根据它的树剖，不断跳到重链顶 \(u\)，判断 \(\operatorname{fa}(u)\) 的重儿子会不会从 \(\operatorname{bro}(u)\) 变成 \(u\)。
假设发生了变化，那么会发生什么？记 \(\operatorname{tail}(u)\) 表示一条以 \(u\) 为 \(\operatorname{top}\) 的重链的链底。记 \(v = \operatorname{top}(\operatorname{fa}(u))\)，那么我们要把 \(\operatorname{bro}(u) \sim \operatorname{tail}(v)\) 的 \(\operatorname{top}\) 修改为 \(\operatorname{bro}(u)\)，并把 \(u \sim \operatorname{tail}(u)\) 的 \(\operatorname{top}\) 修改为 \(v\)，而且 \(\operatorname{tail}(\operatorname{bro}(u))\) 修改为 \(\operatorname{tail}(v)\)，\(\operatorname{tail}(v)\) 修改为 \(\operatorname{tail}(u)\)。当然，需要维护重儿子。
注意到，当 \(\operatorname{bro}(u)\) 不存在时，这时候只可能时 \(u\) 刚刚加入到二叉树里。特殊处理一下就可以了。
树链修改，考虑用树剖。嗯？显然不能用它这个变来变去的树剖，不然上不了数据结构。所以要把最终的二叉树先剖了，用一棵线段树支持树链修改。
至于如何判断会不会发生改变，我们显然困扰在 \(\operatorname{siz}(u) = \operatorname{siz}(\operatorname{bro}(u))\) 的情况，这种情况会保持当前操作之前的形态。如果 \(u\) 和 \(\operatorname{bro}(u)\) 之前都没有任何操作，那么就是保持在左儿子。否则，考虑最后一次操作是在 \(u\) 还是 \(\operatorname{bro}(u)\)，其所在的结点就是操作前的重儿子。为什么？由题意正向考虑，在这一次操作前，其所在节点的 \(\operatorname{siz}\) 大，是在删除后才相等，所以保留。
这个可以无脑主席树和 dfs 序。相当于查询子树里第 \(i\) 个版本的最大值。
注意到，维护 \(\operatorname{siz}\) 也可以用树链剖分无脑维护。
预处理出完成所有操作后的树的树链剖分，很水。但是把重儿子编号记成了轻儿子编号还能有 \(60\) 分？
总的时间复杂度是 \(\Theta(m \log^3 n)\)。
代码
有一些细节要注意。无脑的坏处是码量略大。
#include <iostream>
#include <cstdio>
using namespace std;
int n, m;
int L[200010], R[200010];
int del[200010];
long long ans[200010];
bool mark[200010];
int when[200010];
int fa[200010], top[200010], dpt[200010];
int son[200010], siz[200010];
void dfs(int now) {
siz[now] = 1;
if (L[now]) dpt[L[now]] = dpt[now] + 1, fa[L[now]] = now, dfs(L[now]), siz[now] += siz[L[now]], siz[L[now]] > siz[son[now]] && (son[now] = L[now]);
if (R[now]) dpt[R[now]] = dpt[now] + 1, fa[R[now]] = now, dfs(R[now]), siz[now] += siz[R[now]], siz[R[now]] > siz[son[now]] && (son[now] = R[now]);
}
int dfn[200010], timer;
int dfnL[200010], dfnR[200010];
void redfs(int now, int tp) {
dfn[dfnL[now] = ++timer] = now;
top[now] = tp;
if (son[now]) redfs(son[now], tp);
if (L[now] && L[now] != son[now]) redfs(L[now], L[now]);
if (R[now] && R[now] != son[now]) redfs(R[now], R[now]);
dfnR[now] = timer;
}
int TOP[200010], SON[200010], SIZ[200010];
int ED[200010];
void DFS(int now) {
SIZ[now] = !mark[now];
if (L[now]) DFS(L[now]), SIZ[now] += SIZ[L[now]], when[now] = max(when[now], when[L[now]]);
if (R[now]) DFS(R[now]), SIZ[now] += SIZ[R[now]], when[now] = max(when[now], when[R[now]]);
if (!mark[now]) {
if (L[now] && !mark[L[now]] && siz[L[now]] > siz[R[now]]) {
SON[now] = L[now];
} else if (R[now] && !mark[R[now]] && siz[R[now]] > siz[L[now]]) {
SON[now] = R[now];
} else {
if (L[now] && !mark[L[now]] && when[L[now]] > when[R[now]]) {
SON[now] = L[now];
} else if (R[now] && !mark[R[now]]){
SON[now] = R[now];
} else if (L[now] && !mark[L[now]]){
SON[now] = L[now];
} else {
SON[now] = 0;
}
}
}
}
void REDFS(int now, int tp) {
TOP[now] = tp, ED[tp] = now;
if (SON[now]) REDFS(SON[now], tp), ans[m + 1] += SON[now];
if (L[now] && !mark[L[now]] && L[now] != SON[now]) REDFS(L[now], L[now]);
if (R[now] && !mark[R[now]] && R[now] != SON[now]) REDFS(R[now], R[now]);
}
struct Segment_Tree {
#define lson (idx << 1 )
#define rson (idx << 1 | 1)
struct node {
int l, r;
int top, siz;
bool tag;
int lazy;
} tree[200010 << 2];
void build(int idx, int l, int r) {
tree[idx] = {l, r, 0, 0, false, 0};
if (l == r) return tree[idx].top = TOP[dfn[l]], tree[idx].siz = SIZ[dfn[l]], void();
int mid = (l + r) >> 1;
build(lson, l, mid);
build(rson, mid + 1, r);
}
void pushtag_top(int idx, int tp) {
tree[idx].top = tp;
tree[idx].tag = true;
}
void pushtag_lazy(int idx, int lazy) {
tree[idx].lazy += lazy;
tree[idx].siz += lazy;
}
void pushdown(int idx) {
if (tree[idx].tag) {
pushtag_top(lson, tree[idx].top);
pushtag_top(rson, tree[idx].top);
tree[idx].tag = false;
}
if (tree[idx].lazy) {
pushtag_lazy(lson, tree[idx].lazy);
pushtag_lazy(rson, tree[idx].lazy);
tree[idx].lazy = 0;
}
}
void modify_top(int idx, int l, int r, int val) {
if (tree[idx].l > r || tree[idx].r < l) return;
if (l <= tree[idx].l && tree[idx].r <= r) return pushtag_top(idx, val);
pushdown(idx);
modify_top(lson, l, r, val);
modify_top(rson, l, r, val);
}
void modify_lazy(int idx, int l, int r, int val) {
if (tree[idx].l > r || tree[idx].r < l) return;
if (l <= tree[idx].l && tree[idx].r <= r) return pushtag_lazy(idx, val);
pushdown(idx);
modify_lazy(lson, l, r, val);
modify_lazy(rson, l, r, val);
}
int query_siz(int idx, int p) {
if (tree[idx].l > p || tree[idx].r < p) return 0;
if (tree[idx].l == tree[idx].r) return tree[idx].siz;
pushdown(idx);
return query_siz(lson, p) | query_siz(rson, p);
}
int query_top(int idx, int p) {
if (tree[idx].l > p || tree[idx].r < p) return 0;
if (tree[idx].l == tree[idx].r) return tree[idx].top;
pushdown(idx);
return query_top(lson, p) | query_top(rson, p);
}
#undef lson
#undef rson
} yzh;
int bro(int x) {
if (x == L[fa[x]]) return mark[R[fa[x]]] ? 0 : R[fa[x]];
return mark[L[fa[x]]] ? 0 : L[fa[x]];
}
int gettop(int x) {
return yzh.query_top(1, dfnL[x]);
}
int getsiz(int x) {
return yzh.query_siz(1, dfnL[x]);
}
void modify_lazy(int u, int v) {
while (top[u] != top[v]) {
if (dpt[top[u]] < dpt[top[v]]) swap(u, v);
yzh.modify_lazy(1, dfnL[top[u]], dfnL[u], 1);
u = fa[top[u]];
}
if (dfnL[u] > dfnL[v]) swap(u, v);
yzh.modify_lazy(1, dfnL[u], dfnL[v], 1);
}
void modify_top(int u, int v, int w) {
while (top[u] != top[v]) {
if (dpt[top[u]] < dpt[top[v]]) swap(u, v);
yzh.modify_top(1, dfnL[top[u]], dfnL[u], w);
u = fa[top[u]];
}
if (dfnL[u] > dfnL[v]) swap(u, v);
yzh.modify_top(1, dfnL[u], dfnL[v], w);
}
struct Yet_another_Segment_Tree {
struct node {
int lson, rson;
int val;
} tree[200010 * 80];
int tot;
int root[200010];
int copyNode(int idx) {
return tree[++tot] = tree[idx], tot;
}
void modify(int &idx, int trl, int trr, int p, int v) {
if (trl > p || trr < p) return;
idx = copyNode(idx);
tree[idx].val = max(tree[idx].val, v);
if (trl == trr) return;
int mid = (trl + trr) >> 1;
modify(tree[idx].lson, trl, mid, p, v);
modify(tree[idx].rson, mid + 1, trr, p, v);
}
int query(int idx, int trl, int trr, int l, int r) {
if (!idx || trl > r || trr < l) return 0;
if (l <= trl && trr <= r) return tree[idx].val;
int mid = (trl + trr) >> 1;
return max(query(tree[idx].lson, trl, mid, l, r), query(tree[idx].rson, mid + 1, trr, l, r));
}
} ttrr;
bool check(int i, int u, int v) {
if (i == 1) return L[fa[u]] == u;
int resu = ttrr.query(ttrr.root[i - 1], 1, n, dfnL[u], dfnR[u]),
resv = ttrr.query(ttrr.root[i - 1], 1, n, dfnL[v], dfnR[v]);
if (!resu && !resv) return L[fa[u]] == u;
return resu > resv;
}
signed main() {
scanf("%d", &n);
for (int i = 1; i <= n; ++i) scanf("%d%d", &L[i], &R[i]);
scanf("%d", &m);
for (int i = 1; i <= m; ++i) scanf("%d", &del[i]), mark[del[i]] = true, when[del[i]] = i;
dfs(1), redfs(1, 1);
DFS(1), REDFS(1, 1);
for (int i = 1; i <= m; ++i) {
ttrr.root[i] = ttrr.root[i - 1];
ttrr.modify(ttrr.root[i], 1, n, dfnL[del[i]], i);
}
yzh.build(1, 1, n);
for (int i = m; i >= 1; --i) {
int u = del[i];
long long res = 0;
mark[u] = false;
modify_lazy(u, 1);
yzh.modify_top(1, dfnL[u], dfnL[u], u);
ED[u] = u;
if (u == 1) continue;
if (!bro(u)) {
SON[fa[u]] = u;
res += u;
int ftop = gettop(fa[u]);
ED[ftop] = ED[u];
yzh.modify_top(1, dfnL[u], dfnL[u], ftop);
u = ftop;
}
while (u != 1) {
int v = bro(u);
int sizu = getsiz(u), sizv = getsiz(v);
int ftop = gettop(fa[u]);
if (v && SON[fa[u]] == v && (sizu > sizv || (sizu == sizv && check(i, u, v)))) {
res += u - v;
SON[fa[u]] = u;
ED[v] = ED[ftop];
ED[ftop] = ED[u];
modify_top(u, ED[u], ftop);
modify_top(v, ED[v], v);
}
u = ftop;
}
ans[i] = ans[i + 1] + res;
}
for (int i = 1; i <= m + 1; ++i) {
printf("%lld\n", ans[i]);
}
return 0;
}
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