Algorithm---LCA(倍增算法)
来源:互联网 发布:中南大学网络考试答案 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 05:04
基本思想:(参考:from lanshui_Yang)
deep[i] 表示 i节点的深度, fa[i,j]表示 i 的 2^j (即2的j次方) 倍祖先,那么fa[i , 0]即为节点i 的父亲,然后就有一个递推式子:
fa[i,j]= fa [ fa [i,j-1] , j-1 ]
可以这样理解:
设tmp = fa [i, j - 1] ,tmp2 = fa [tmp, j - 1 ] ,即tmp 是i 的第2 ^ (j - 1) 倍祖先,tmp2 是tmp 的第2 ^ (j - 1) 倍祖先 , 所以tmp2 是i 的第 2 ^ (j - 1) + 2 ^ (j - 1) = 2^ j 倍祖先,注意:这里的“倍”可不能理解为倍数的意思,而是距离节点i有多远的意思,节点i的第2 ^ j 倍祖先表示的节点u满足deep[ u ] - deep[ i ] = 2 ^ j。
这样子一个O(NlogN)的预处理求出每个节点的 2^k 的祖先
然后对于每一个询问的点对a, b的最近公共祖先就是:
先判断是否 d[x]< d[y] ,如果是的话就交换一下(保证 x 的深度大于 y 的深度), 然后把 x 调到与 y 同深度, 同深度以后再把a, b 同时往上调,调到有一个最小的 j 满足fa [x,j] != fa [y,j] (x,y是在不断更新的), 最后再把(x,y)往上调(x=p[x,0], y=p[y,0]) ,一个一个向上调直到x = y, 这时 x或y 就是他们的最近公共祖先。
Ps:如果还是不明白,就手动模拟一棵节点数为9的树(如下图所示),很快就会理解的。还有我不得不感叹一句 :二进制真的很神奇!!
#include<iostream>#include<cstring>#include<algorithm>#include<string>#include<cmath>#include<vector>#include<cstdio>#define mem(a , b) memset(a , b , sizeof(a))using namespace std ;inline void RD(int &a){ a = 0 ; char t ; do { t = getchar() ; } while (t < '0' || t > '9') ; a = t - '0' ; while ((t = getchar()) >= '0' && t <= '9') { a = a * 10 + t - '0' ; }}inline void OT(int a){ if(a >= 10) { OT(a / 10) ; } putchar(a % 10 + '0') ;}const int MAXN = 10005 ;const int M = 30 ;vector<int> G[MAXN] ;bool vis[MAXN] ;int deep[MAXN] ;int fa[MAXN][M] ;int n ;int root ;void chu(){ mem(vis , 0) ; mem(deep , 0) ; mem(fa , 0) ; int i ; for(i = 0 ; i <= n ; i ++) G[i].clear() ;}void dfs(int u){ vis[u] = true ; int i ; for(i = 0 ; i < G[u].size() ; i ++) { int v = G[u][i] ; if(!vis[v]) { deep[v] = deep[u] + 1 ; dfs(v) ; } }}void bz() // 倍增祖先{ int i , j ; for(j = 1 ; j < M ; j ++) { for(i = 1 ; i <= n ; i ++) { fa[i][j] = fa[ fa[i][j - 1] ][j - 1] ; } }}void swap(int &x , int &y){ int tmp = x ; x = y ; y = tmp ;}int LCA(int u , int v){ if(deep[u] < deep[v]) swap(u , v) ; int d = deep[u] - deep[v] ; int i ; for(i = 0 ; i < M ; i ++) { if( (1 << i) & d ) // 注意此处,动手模拟一下,就会明白的 { u = fa[u][i] ; } } if(u == v) return u ; for(i = M - 1 ; i >= 0 ; i --) { if(fa[u][i] != fa[v][i]) { u = fa[u][i] ; v = fa[v][i] ; } } u = fa[u][0] ; return u ;}void init(){ scanf("%d" , &n) ; chu() ; int i ; for(i = 0 ; i < n - 1 ; i ++) { int a , b ; scanf("%d%d" , &a , &b) ; G[a].push_back(b) ; fa[b][0] = a ; if(fa[a][0] == 0) { root = a ; } } deep[root] = 1 ; dfs(root) ; bz() ; int u , v ; scanf("%d%d" , &u , &v) ; printf("%d\n", LCA(u , v)) ;}int main(){ int T ; scanf("%d" , &T) ; while (T --) { init() ; } return 0 ;}
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