【题解】[ABC318G] Typical Path Problem（圆方树，树上统计）
【题解】[ABC318G] Typical Path Problem
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题意概述
给定一个 \(n\) 个点 \(m\) 条边的无向连通图。
给定三个该图上的不同顶点 \(A,B,C\)，问是否存在一条从 \(A\) 到 \(C\) 的简单路径，使得 \(B\) 经过这条简单路径。
数据范围
- \(3 \le n \le 3\times 10^5\)
- \(1 \le A,B,C \le n\)
思路分析
P4630 铁人两项的弱化版。
涉及到无向图的简单路径，想到 Tarjan 缩点。本题涉及到的是点连通性的问题，考虑到将原图进行点双缩点变成圆方树，在圆方树上求解。
圆方树有一个性质：
对于广义圆方树上一条从 \(u\) 到 \(v\) 的简单路径，设为 \(u \to s_1 \to c_1 \to s_2 \to c_2 \to \cdots \to c_k \to s_{k + 1} \to v\)，其中 \(s\) 为方点，\(c\) 为圆点。
那么有：\(u \rightsquigarrow v\) 所有路径上点的并集恰好是 \(s_1, s_2, s_3, \ldots s_{k + 1}\) 的并集。
由于点双的缩点后的圆方树上，每个方点 \(s\) 对应的是点双，圆点 \(c\) 对应的是原图中的点，且对于每一个方点，它对应的点双向这个点双连通分量中的每个点连边。那么根据上述性质，对于给定的点 \(A,B,C\)，若 \(B\) 在 \(A\) 到 \(C\) 的路径上，当且仅当 \(B\) 与 \(s_1,s_2,s_3,\cdots,s_{k+1}\) 中的一个或几个方点相连，也就是说，\(B\) 必须是 \(s_1,s_2,s_3,\cdots,s_{k+1}\) 中一个或几个所表示的点双中的点。
那么我们考虑预处理 \(B\) 所在点双连通分量（这个可以在缩点的时候完成），然后判断它所在的每一个连通分量是否在圆方树上 \(u\rightsquigarrow v\) 的路径上。
注意：在点双连通分量中，一个点可能在多个点双连通分量里。所以需要预处理 \(B\) 所在的所有点双连通分量。
现在问题转化为：
如何判断一棵树上，一个点 \(w\) 是否在 \(u\) 到 \(v\) 的路径上。
有一个比较套路的方法是：找到 \(u\) 和 \(v\) 的 LCA，然后分别判断 \(w\) 是否在 \(u\) 到 LCA 的路径上和 \(v\) 到 LCA 的路径上，这两个只要有一个满足就说明 \(w\) 在 \(u\) 到 \(v\) 的路径上。
那么现在问题又转化成如何判断 \(w\) 在 \(u\) 到 LCA 的路径上。
我们令点 \(p\) 是 \(u\) 和 \(v\) 的 LCA。那么首先就是 \(w\) 的深度 \(dep_{w}\) 必须在区间 \([dep_{p},dep_{u})\) 内，然后我们可以从 \(u\) 往上倍增的跳，跳到 \(w\) 的深度，如果当前这个点刚好是 \(w\)，则 \(w\) 在 \(u\) 到 \(p\) 的路径上；反之，不在。
这样这个问题就完美解决了。
梳理一下，这道题的求解步骤是：首先点双缩点得到圆方树，然后判断 \(B\) 所在的点双是否在圆方树上 \(A\) 到 \(C\) 的路径上，转化为 \(A\) 到 LCA 的路径和 \(C\) 到 LCA 的路径上即可。
代码实现
代码
//G
//The Way to The Terminal Station…
#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<vector>
using namespace std;
const int maxn=2e5+10;
int dfn[maxn],low[maxn],val[maxn],tot,num;
int stk[maxn],vis[maxn],k[maxn],sz,rt,cnt;
int fa[maxn<<1][25],dep[maxn<<1];
basic_string<int>edge[maxn],edge2[maxn<<1];
vector<int>dcc[maxn];
inline int read()
{
int x=0,f=1;char ch=getchar();
while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
while(ch>='0'&&ch<='9'){x=x*10+ch-48;ch=getchar();}
return x*f;
}
void dfs(int x)
{
dfn[x]=low[x]=++tot;
stk[++sz]=x;
num++;
for(int y:edge[x])
{
if(!dfn[y])
{
dfs(y);
low[x]=min(low[x],low[y]);
if(low[y]==dfn[x])
{
cnt++;
edge2[x]+=cnt;
edge2[cnt]+=x;
dcc[x].push_back(cnt);
val[cnt]++;
while(1)
{
edge2[stk[sz]]+=cnt;
edge2[cnt]+=stk[sz];
dcc[stk[sz]].push_back(cnt);
val[cnt]++;
if(stk[sz--]==y)break;
}
}
}
else low[x]=min(low[x],dfn[y]);
}
}
void dfs2(int x,int fath)
{
fa[x][0]=fath;
for(int i=1;i<=20;i++)fa[x][i]=fa[fa[x][i-1]][i-1];
for(int y:edge2[x])
{
if(y==fath)continue;
dep[y]=dep[x]+1;
dfs2(y,x);
}
return ;
}
int lca(int u,int v)
{
if(dep[u]<dep[v])swap(u,v);
for(int i=0;i<=20;i++)
{
if((dep[u]-dep[v])&(1<<i))u=fa[u][i];
}
if(u==v)return u;
for(int i=20;i>=0;i--)
{
if(fa[u][i]!=fa[v][i]){u=fa[u][i];v=fa[v][i];}
}
return fa[u][0];
}
int check(int a,int f,int b)
{
if(dep[b]<dep[a]&&dep[b]>=dep[f])
{
for(int i=0;i<=20;i++)
{
if((dep[a]-dep[b])&(1<<i))a=fa[a][i];
}
if(a==b)return 1;
else return 0;
}
return 0;
}
int main()
{
int n=read(),m=read();
int A,B,C;
A=read();B=read();C=read();
for(int i=1;i<=m;i++)
{
int a,b;
a=read();b=read();
edge[a]+=b;
edge[b]+=a;
}
cnt=n;
for(int i=1;i<=n;i++)
{
if(!dfn[i])num=0,dfs(i);
}
dfs2(1,0);
int LCA=lca(A,C);
for(int v:dcc[B])
{
if(check(A,LCA,v)||check(C,LCA,v)){cout<<"Yes"<<'\n';exit(0);}
}
cout<<"No"<<'\n';
return 0;
}
