CF613D Kingdom and its Cities

题目:

给定一棵有n 个节点的树,树上有一些关键点(key)。接下来有q组询问,每次给出ki 个key,要求删去一些点,使得这些key不相连。要求删去的最少的点数。
1<=n<=100000
1<=q<=100000
The sum of all ki 's does't exceed 100000

题解:

这篇文章讲的很详细
第一反应肯定是树形dp,但是如果每个q都要跑一次完整的树,很俨然O(n * q)肯定会超时,所以肯定要用到虚树
虚树题目的一般套路,先不考虑超时写出树上dp转移方程,然后根据题意构建虚树,多为确定关键点,然后求lca
首先是树上dp部分:
如果两个关键点直接相连就无解(注意题目要求的是删点而非删边)
如果当前点是关键点,那么询问他的子儿子是不是关键点,如果是,两者连线上的点就必须断开。
如果当前点不是关键点,看子树中有多少关键点,如果多于两个,就将当前点删去,这样子树就断开了。如果只有一个,那么留到后面和洽谈子树中的关键点分割更优
siz[x]:以x为根的子树里key的个数
ans[i]:以x为根的子树,使得所有的key都不连通的最小删点个数

void dfs(int x)//树形dp,具体写法视题意而定,本题的树形dp基于贪心
{
    ans[x]=0;
    if(vis[x])//若当前点是关键点
    {
        siz[x]=1;//关键点数量 
        for(int i=0;i<vir[x].size();i++)
        {
            int son=vir[x][i];
            dfs(son);
            ans[x]+=ans[son];
            if(siz[son])//若son子树中有关键点,必须删除一个点,以保证其不与x连通
                ans[x]++;
        }
    }
    else//若当前点为非关键点 
    {
        siz[x]=0;
        for(int i=0;i<vir[x].size();i++)
        {
            int son=vir[x][i];
            dfs(son);
            ans[x]+=ans[son];
            siz[x]+=siz[son];
        }
        if(siz[x]>1)//若子树中有节点,则删除x节点 
        {
            siz[x]=0;
            ans[x]++;
        }
    }
}

然后就是建虚树:
建虚树就是找key点,然后将key的lca同时保留,维护树的形状
我们按照dfn的大小对key值进行排序,然后按照顺序两两求lca建树
这样就不用每对元素都求Lca(至于具体证明这里不讲了)

bool cmp(int x,int y)
{
    return ldfn[x]<ldfn[y];
}//按dfn排序
void build()
{
    sort(d+1,d+1+m,cmp);
    int keynum=m;
    for(int i=1;i<keynum;i++)
        d[++m]=LCA(d[i],d[i+1]);//求相邻两个的LCA
    sort(d+1,d+1+m,cmp);
    m=unique(d+1,d+1+m)-d-1;
    //去重,unique对一个已经排序的数组可以实现去重,
    //多出来的扔到了数组的后面,并返回数组大小的地址
    int top=0;
    stk[++top]=d[1];
    for(int i=2;i<=m;i++){
        while(top&&rdfn[stk[top]]<ldfn[d[i]])
            top--;//如果不是祖先,则弹出元素
        if(top) vir[stk[top]].push_back(d[i]);//加入到其祖先的子树里
        stk[++top]=d[i];//维护新的链
    }
}

代码:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int MAXN=100100;
const int MAXB=20;
int cnt,m;
int ldfn[MAXN],rdfn[MAXN];//当前节点的dfs序 
int fa[MAXN][MAXB];//f[i][j]表示i节点向上2^j步的祖先 
int dep[MAXN];//节点深度 
int stk[MAXN];//栈,用于构建虚树
int d[MAXN<<1];//用于存储虚树的节点编号。由于LCA可能有重复,因此需要开2倍 
int vis[MAXN];//标记当前节点是否为关键点 
vector<int> rea[MAXN],vir[MAXN];//实树的边,虚树的边 

int ans[MAXN],siz[MAXN];//用于树形dp 

void predfs(int x,int f,int depth)//模板,预处理,计算实树上每个节点的dfs序和倍增祖先 
{
    ldfn[x]=++cnt;
    dep[x]=depth;
    fa[x][0]=f;
    for(int j=1;j<MAXB;j++)
    {
        fa[x][j]=fa[fa[x][j-1]][j-1];
    }
    for(int i=0;i<rea[x].size();i++)
    {
        int son=rea[x][i];
        if(son!=f)
            predfs(son,x,depth+1);
    }
    rdfn[x]=cnt;
}

int lca(int u,int v)//模板,倍增计算u和v的最近公共祖先 
{
    if(dep[u]<dep[v])
        swap(u,v);
    int delta=dep[u]-dep[v];
    for(int j=0;j<MAXB&&delta;j++)//先调整到同一深度 
    {
        if(delta&(1<<j))
            u=fa[u][j];
    }
    if(u==v)
        return u;
    for(int j=MAXB-1;j>=0;j--)//再二分向上查找LCA 
    {
        if(fa[u][j]!=fa[v][j])
        {
            u=fa[u][j];
            v=fa[v][j];
        }
    }
    return fa[u][0];
}

bool cmp(int x,int y)
{
    return ldfn[x]<ldfn[y];
}

void build()//模板,构建虚树 
{
    sort(d+1,d+m+1,cmp);//按dfs序排序 
    int keynum=m;
    for(int i=1;i<keynum;i++)//将dfs序相邻的节点的LCA也加入到虚树的构建中 
        d[++m]=lca(d[i],d[i+1]);
    sort(d+1,d+m+1,cmp);//再次排序 
    m=unique(d+1,d+m+1)-d-1;//去重
    //unique函数的本质是将相邻且相同的元素去重,通常与sort搭配使用,利用排序将相同元素放在相邻位置 
    //虽然d[]内元素没有按数值递增,但按cmp排序后,也能保证相同元素处在相邻位置,可以用unique去重 
    int top=0;
    stk[++top]=d[1];//构造一个从底到顶元素的深度递增单调栈 
    for(int i=2;i<=m;i++)//开始构建虚树 
    {
        while(top&&rdfn[stk[top]]<ldfn[d[i]])//维护单调栈,弹出不是d[i]祖先的元素 
            top--;
        if(top)
            vir[stk[top]].push_back(d[i]);//连边 
        stk[++top]=d[i];//d[i]加入单调栈 
    }
}

void dfs(int x)//树形dp,具体写法视题意而定,本题的树形dp基于贪心
{
    ans[x]=0;
    if(vis[x])//若当前点是关键点
    {
        siz[x]=1;//关键点数量 
        for(int i=0;i<vir[x].size();i++)
        {
            int son=vir[x][i];
            dfs(son);
            ans[x]+=ans[son];
            if(siz[son])//若son子树中有关键点,必须删除一个点,以保证其不与x连通
                ans[x]++;
        }
    }
    else//若当前点为非关键点 
    {
        siz[x]=0;
        for(int i=0;i<vir[x].size();i++)
        {
            int son=vir[x][i];
            dfs(son);
            ans[x]+=ans[son];
            siz[x]+=siz[son];
        }
        if(siz[x]>1)//若子树中有节点,则删除x节点 
        {
            siz[x]=0;
            ans[x]++;
        }
    }
}

int main()
{
    int n,q,u,v;
    while(~scanf("%d",&n))
    {
        for(int i=1;i<=n;i++)
            rea[i].clear();
        for(int i=1;i<n;i++)
        {
            scanf("%d%d",&u,&v);
            rea[u].push_back(v);
            rea[v].push_back(u);
        }
        cnt=0;
        predfs(1,0,0);
        scanf("%d",&q);
        while(q--)
        {
            scanf("%d",&m);
            for(int i=1;i<=m;i++)
            {
                scanf("%d",&d[i]);
                vis[d[i]]=1;
            } 
            int flag=1;
            for(int i=1;i<=m;i++)
            {
                if(vis[fa[d[i]][0]])
                {
                    flag=0;
                    break;
                }
            }
            if(!flag)
            {
                printf("-1\n");
            }
            else
            {
                build();
                dfs(d[1]);
                printf("%d\n",ans[d[1]]);
            }
            for(int i=1;i<=m;i++)//由于关键点较少,避免使用memset清空 
            {
                vis[d[i]]=0;
                vir[d[i]].clear();
            }
        }
    }
}