P9058 [Ynoi2004] rpmtdq 與 P9678 [ICPC2022 Jinan R] Tree Distance

rgw2010發表於2024-07-29

思路:

注意到點對數量有 \(N^2\) 個,考慮丟掉一些無用的點對。

對於點對 \((x_1,y_1),(x_2,y_2)\),滿足 \(x_1 \le x_2 < y_2 \le y_1\),即區間 \([x_2,y_2]\)\([x_1,y_1]\) 包含,此時滿足若詢問到了 \([x_1,y_1]\),則一定會詢問到 \([x_2,y_2]\)

若滿足 \(\operatorname{dis}(x_1,y_1) \ge \operatorname{dis}(x_2,y_2)\),那麼此時可以將 \((x_1,y_1)\) 捨棄,因為若要用 \((x_1,y_1\)) 的貢獻,不如直接去看 \((x_2,y_2)\) 的貢獻,畢竟 \((x_1,y_1)\) 的貢獻一定不會比 \((x_2,y_2)\) 更優。

那麼我們可以定義若兩個點對 \((x_1,y_1),(x_2,y_2)\) 滿足以下條件,則稱 \((x_1,y_1)\)\((x_2,y_2)\) 支配

  • \(x_1 \le x_2 < y_2 \le y_1\)

  • \(\operatorname{dis}(x_1,y_1) \ge \operatorname{dis}(x_2,y_2)\)

此時定義一個支配點對滿足沒有被任何一個點對支配,即我們需要找出所有的支配點對來計算貢獻。

注意到是一個樹上點對距離問題,考慮點分治解決。

令當前分治重心\(rt\),對於點 \(v\),令 \(S_v\) 表示當前聯通塊中所有滿足 \(\operatorname{dis}(i,rt) \le \operatorname{dis}(v,rt)\)\(i\) 組成的一個集合

那麼可以與 \(v\) 組成支配點對的點一定是 \(S_v\)\(v\)前驅後繼,即 \(S_v\)\(<v\)最大的數\(>v\)最小的數

簡單證一下,設 \(S_v\)\(v\)前驅\(u\)

  • \(\operatorname{dis}(i,u) \le \operatorname{dis}(i,rt) + \operatorname{dis}(u,rt) \le \operatorname{dis}(i,rt) + \operatorname{dis}(v,rt) = \operatorname{dis}(i,v)\),即 \(\operatorname{dis}(i,u) \le \operatorname{dis}(i,v)\)

  • 注意到此時 \(i < u < v\)\(u < v < i\),即 \((i,v)\)\((i,u)\) 支配\((u,i)\)\((v,i)\) 支配

  • 那麼只有當 \(i=u\) 時,\((u,u)\) 點對不存在\((u,v)\) 不會被其它 \(S_v\) 中的點對支配。

後繼情況類似,就不多說了。

然後考慮如何快速找到支配點對,直接按照上面的方法找 \(S_v\),複雜度肯定是 \(O(N^2)\) 起步,考慮最佳化。

首先對於整個聯通塊的所有點,按照點的編號排序升序,然後維護一個 \(\operatorname{dis}(i,rt)\) 不降的單調棧

那麼有一個性質是,對於被點 \(i\) 彈出去的點 \(u\),肯定滿足 \(i\)\(u\) 後面第一個小於等於 \(\operatorname{dis}(u,rt)\) 的點且編號最小,即 \(i\)\(S_u\)\(u\)前驅;然後再倒著降序做一遍單調棧後繼即可。

此時我們來估算一下支配點對的數量,每個點最多被 \(\log N\)分治重心包含,每次包含最多增加 \(2\)支配點對,即總支配點對的數量為 \(N \log N\) 左右。

現在求出了全部的支配點對,即有貢獻的點對,現在考慮如何求被一個區間包含的所有支配點對的最小貢獻值,可以線上使用樹套樹,但是沒必要。

考慮離線使用掃描線演算法,因為樹狀陣列不好維護字尾最值,考慮倒著掃左端點,然後對於每個點對,在左端點處將右端點貢獻加入進去;那麼對於一個在左端點的詢問,就是一個字首最小值。

時間複雜度為 \(O(N \log^2 N + Q \log N)\)

完整程式碼:

#include<bits/stdc++.h>
#define Add(x,y) (x+y>=mod)?(x+y-mod):(x+y)
#define lowbit(x) x&(-x)
#define full(l,r,x) for(auto it=l;it!=r;it++) (*it)=x
#define Full(a) memset(a,0,sizeof(a))
#define open(s1,s2) freopen(s1,"r",stdin),freopen(s2,"w",stdout);
using namespace std;
typedef double db;
typedef unsigned long long ull;
typedef long long ll;
const ll N=2e5+10,M=1e6+10,INF=1e18; 
bool Begin;
inline ll read(){
    ll x=0,f=1;
    char c=getchar();
    while(c<'0'||c>'9'){
        if(c=='-')
          f=-1;
        c=getchar();
    }
    while(c>='0'&&c<='9'){
        x=(x<<1)+(x<<3)+(c^48);
        c=getchar();
    }
    return x*f;
}
inline void write(ll x){
	if(x<0){
		putchar('-');
		x=-x;
	}
	if(x>9)
	  write(x/10);
	putchar(x%10+'0');
}
int n,q;
ll ans[M];
vector<int> G[N];
vector<pair<int,ll>> E[N],Q[N];
void add(int u,int v,int w){
	E[u].push_back({v,w});
	E[v].push_back({u,w});
}
namespace Lowbit{
	ll a[N];
	inline void init(){
		for(int i=1;i<=n;i++)
		  a[i]=INF;
	}
	inline void add(int x,ll w){
		for(int i=x;i<=n;i+=lowbit(i))
		  a[i]=min(a[i],w);
	}
	inline ll query(int x){
		ll ans=INF;
		for(int i=x;i;i-=lowbit(i))
		  ans=min(ans,a[i]);
		return ans;
	}	
};
namespace LCA{
	int p[N],t[N],z[N],d[N],fa[N];
	ll dep[N];
	inline void dfs1(int u,int f){
		p[u]=1;
		for(auto t:E[u]){
			int v=t.first,w=t.second;
			if(v==f)
			  continue;
			dep[v]=dep[u]+w;
			d[v]=d[u]+1;
			fa[v]=u;
			dfs1(v,u);
			p[u]+=p[v];
			if(p[v]>p[z[u]])
			  z[u]=v;
		}
	}
	inline void dfs2(int u,int k){
		t[u]=k;
		if(!z[u])
		  return ;
		dfs2(z[u],k);
		for(auto t:E[u]){
			int v=t.first;
			if(v==fa[u]||v==z[u])
			  continue;
			dfs2(v,v);
		}
	}
	inline int Lca(int u,int v){
		while(t[u]!=t[v]){
			if(d[t[u]]<d[t[v]])
			  swap(u,v);
			u=fa[t[u]];
		}
		return d[u]<d[v]?u:v;
	}
	inline ll dis(int u,int v){
		return dep[u]+dep[v]-(dep[Lca(u,v)]<<1ll);
	}
	inline void init(){
		dfs1(1,1);
		dfs2(1,1);
	}
};
namespace Tree{
	int sum,cnt,top,Max,root;
	int T[N],siz[N];
	pair<int,ll> dis[N];
	bool del[N];
	inline void add(int x,int y){
		if(x>y)
		  swap(x,y);
		G[x].push_back(y);
	}
	inline void getroot(int u,int fa){
		int s=0;
		siz[u]=1;
		for(auto t:E[u]){
			ll v=t.first;
			if(del[v]||v==fa)
			  continue;
			getroot(v,u);
			siz[u]+=siz[v];
			s=max(s,siz[v]);
		}
		s=max(s,sum-siz[u]);
		if(s<Max){
			Max=s;
			root=u;
		}
	}
	inline void Get(int u,int p){
		root=0;
		sum=Max=p;
		getroot(u,0);
		getroot(root,0);
	}
	inline void getdis(int u,int fa,ll d){
		dis[++cnt]={u,d};
		for(auto t:E[u]){
			int v=t.first,w=t.second;
			if(v==fa||del[v])
			  continue;
			getdis(v,u,d+w);
		}
	}
	inline void calc(int u){
		cnt=0;
		getdis(u,0,0);
		sort(dis+1,dis+cnt+1);
		top=0;
		for(int i=1;i<=cnt;i++){
			while(top&&dis[i].second<=dis[T[top]].second){
				add(dis[i].first,dis[T[top]].first);
				top--;
			}
			T[++top]=i;
		}
		top=0;
		for(int i=cnt;i>=1;i--){
			while(top&&dis[i].second<=dis[T[top]].second){
				add(dis[i].first,dis[T[top]].first);
				top--;
			}
			T[++top]=i;			
		}
	}
	inline void solve(int u){
		calc(u);
		del[u]=1;
		for(auto t:E[u]){
			int v=t.first;
			if(del[v])
			  continue;
			Get(v,siz[v]);
			solve(root);
		}
	}	
	void work(){
		Lowbit::init();
		LCA::init();
		Get(1,n);
		solve(root);
	}
};
bool End;
int main(){
//	open("A.in","A.out");
	n=read();
	for(int u,v,w,i=1;i<n;i++){
		u=read(),v=read(),w=read();
		add(u,v,w); 
	}
	q=read();
	for(int l,r,i=1;i<=q;i++){
		l=read(),r=read();
		Q[l].push_back({i,r});
	}
	Tree::work();
	for(int i=n;i>=1;i--){
		for(auto v:G[i])
		  Lowbit::add(v,LCA::dis(i,v));
		for(auto t:Q[i])
		  ans[t.first]=Lowbit::query(t.second);
	}
	for(int i=1;i<=q;i++){
		write(ans[i]==INF?-1:ans[i]);
		putchar('\n');
	}
	cerr<<'\n'<<abs(&Begin-&End)/1048576<<"MB";
	return 0;
}

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