HDU4547(CD操作)LCA+Tarjan離線算法

[cpp]
/*
 *題目大意:
 *題目為天朝文字,不多說;
 *
 *算法思想:
 *題目很明顯要求的是一個LCA問題;
 *即詢問從A到B的需要的步數,即首先從A到達A和B的最近公共祖先需要的步數+1就OK了;
 *
 *算法步驟:
 *由於是有向圖,所以開始可以用一個數組ind記錄每個頂點的入度;
 *如果該頂點的入度為0,則可以當做根節點,利用dfs求出樹中每個頂點的深度d;
 *則從u到v的步數ans=d[u]-lca(u,v)+1,當然要考慮幾個特殊情況;
**/ 
 
#include<iostream>  
#include<cstdio>  
#include<cstring>  
#include<cmath>  
#include<map>  
#include<algorithm>  
using namespace std; 
 
const int N=400010; 
 
int p[N];//並查集的父節點  
int ind[N];//求頂點的入度,判斷根節點  
int head[N]; 
int qhead[N];//詢問  
bool visit[N]; 
 
int d[N]; 
 
struct node 
{ 
    int to; 
    int w; 
    int next; 
    int lca; 
    int num; 
}; 
 
struct query//記錄查詢  
{ 
    int u; 
    int v; 
    int lca; 
} q[N]; 
 
node edge[N]; 
node qedge[N];//詢問邊  
 
int n,m; 
int cnt1,cnt2; 
int cnt; 
 
map<string,int> Map; 
 
int get_num(string s)//返回每個人對應結點  
{ 
    if(Map.find(s)==Map.end())//沒有搜索到該鍵值  
    { 
        Map[s]=++cnt;//對應建圖  
    } 
    // cout<<"  Map["<<s<<"]=="<<Map[s]<<endl;  
    return Map[s]; 
} 
 
inline void Addedge(int u,int v,int w) 
{ 
    edge[cnt1].w=w; 
    edge[cnt1].to=v; 
    edge[cnt1].next=head[u]; 
    head[u]=cnt1; 
    cnt1++; 
 
    edge[cnt1].w=w; 
    edge[cnt1].to=u; 
    edge[cnt1].next=head[v]; 
    head[v]=cnt1; 
    cnt1++; 
} 
 
inline void Addqedge(int u,int v,int num) 
{ 
    qedge[cnt2].num=num; 
    qedge[cnt2].to=v; 
    qedge[cnt2].next=qhead[u]; 
    qhead[u]=cnt2; 
    cnt2++; 
 
    qedge[cnt2].num=num; 
    qedge[cnt2].to=u; 
    qedge[cnt2].next=qhead[v]; 
    qhead[v]=cnt2; 
    cnt2++; 
} 
 
 
void dfs(int u,int f,int w) 
{ 
    d[u]=w; 
    for(int i=head[u]; i!=-1; i=edge[i].next) 
    { 
        int v=edge[i].to; 
        if(v==f) 
            continue; 
        dfs(v,u,w+edge[i].w); 
    } 
} 
 
int Find(int x) 
{ 
    if(p[x]!=x) 
        p[x]=Find(p[x]); 
    return p[x]; 
} 
 
 
void Tarjan_LCA(int u)//離線LCA算法  
{ 
    p[u]=u; 
    visit[u]=1; 
    for(int i=head[u]; i!=-1; i=edge[i].next) 
    { 
        if(!visit[edge[i].to]) 
        { 
            Tarjan_LCA(edge[i].to); 
            p[edge[i].to]=u; 
        } 
    } 
 
    for(int i=qhead[u]; i!=-1; i=qedge[i].next) 
    { 
        if(visit[qedge[i].to]) 
        { 
            qedge[i].lca=Find(qedge[i].to); 
            qedge[i^1].lca=qedge[i].lca; 
            //printf("%d和%d的最近公共祖先為: %d\n",u,qedge[i].to,qedge[i].lca);  
            q[qedge[i].num].lca=qedge[i].lca; 
        } 
    } 
} 
 
void Solve() 
{ 
    for(int i=0; i<=n; i++) 
    { 
        p[i]=i; 
    } 
    memset(head,-1,sizeof(head)); 
    memset(qhead,-1,sizeof(qhead)); 
    memset(visit,0,sizeof(visit)); 
    memset(ind,0,sizeof(ind)); 
    cnt=cnt1=cnt2=0; 
    int u,v,w; 
    string s1,s2; 
    Map.clear(); 
    for(int i=1; i<n; i++) 
    { 
        cin>>s1>>s2; 
        u=get_num(s1); 
        v=get_num(s2); 
        Addedge(u,v,1); 
        ind[u]++; 
    } 
 
    for(int i=0; i<m; i++) 
    { 
        cin>>s1>>s2; 
        u=get_num(s1); 
        v=get_num(s2); 
        /*cout<<s1;
        printf("==%d\n",u);
        cout<<s2;
        printf("==%d\n",v);*/ 
        Addqedge(u,v,i); 
        q[i].u=u; 
        q[i].v=v; 
    } 
 
    int root=0; 
    for (int i=1; i<=n; i++) 
    { 
        if(ind[i]==0) 
        { 
            root=i; 
        } 
    } 
    //printf("root==%d\n",root);  
    dfs(root,-1,0); 
    //for(int i=1; i<=n; i++)  
          //printf("d[%d]==%d\n",i,d[i]);  
    Tarjan_LCA(root); 
} 
 
int main() 
{ 
    //freopen("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\kd.txt","r",stdin);  
    int tcase; 
    scanf("%d",&tcase); 
    while(tcase--) 
    { 
        scanf("%d%d",&n,&m); 
        Solve(); 
 
        for (int i=0; i<m; i++) 
        { 
            int ans=0; 
            ans=d[q[i].u]-d[q[i].lca]; 
            if(q[i].lca!=q[i].v) 
                ans++; 
            if(q[i].u==q[i].v) 
                ans=0; 
            printf("%d\n",ans); 
        } 
 
    } 
    return 0; 
} 

/*
 *題目大意:
 *題目為天朝文字,不多說;
 *
 *算法思想:
 *題目很明顯要求的是一個LCA問題;
 *即詢問從A到B的需要的步數,即首先從A到達A和B的最近公共祖先需要的步數+1就OK了;
 *
 *算法步驟:
 *由於是有向圖,所以開始可以用一個數組ind記錄每個頂點的入度;
 *如果該頂點的入度為0,則可以當做根節點,利用dfs求出樹中每個頂點的深度d;
 *則從u到v的步數ans=d[u]-lca(u,v)+1,當然要考慮幾個特殊情況;
**/

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<map>
#include<algorithm>
using namespace std;

const int N=400010;

int p[N];//並查集的父節點
int ind[N];//求頂點的入度,判斷根節點
int head[N];
int qhead[N];//詢問
bool visit[N];

int d[N];

struct node
{
    int to;
    int w;
    int next;
    int lca;
    int num;
};

struct query//記錄查詢
{
    int u;
    int v;
    int lca;
} q[N];

node edge[N];
node qedge[N];//詢問邊

int n,m;
int cnt1,cnt2;
int cnt;

map<string,int> Map;

int get_num(string s)//返回每個人對應結點
{
    if(Map.find(s)==Map.end())//沒有搜索到該鍵值
    {
        Map[s]=++cnt;//對應建圖
    }
    // cout<<"  Map["<<s<<"]=="<<Map[s]<<endl;
    return Map[s];
}

inline void Addedge(int u,int v,int w)
{
    edge[cnt1].w=w;
    edge[cnt1].to=v;
    edge[cnt1].next=head[u];
    head[u]=cnt1;
    cnt1++;

    edge[cnt1].w=w;
    edge[cnt1].to=u;
    edge[cnt1].next=head[v];
    head[v]=cnt1;
    cnt1++;
}

inline void Addqedge(int u,int v,int num)
{
    qedge[cnt2].num=num;
    qedge[cnt2].to=v;
    qedge[cnt2].next=qhead[u];
    qhead[u]=cnt2;
    cnt2++;

    qedge[cnt2].num=num;
    qedge[cnt2].to=u;
    qedge[cnt2].next=qhead[v];
    qhead[v]=cnt2;
    cnt2++;
}

void dfs(int u,int f,int w)
{
    d[u]=w;
    for(int i=head[u]; i!=-1; i=edge[i].next)
    {
        int v=edge[i].to;
        if(v==f)
            continue;
        dfs(v,u,w+edge[i].w);
    }
}

int Find(int x)
{
    if(p[x]!=x)
        p[x]=Find(p[x]);
    return p[x];
}

void Tarjan_LCA(int u)//離線LCA算法
{
    p[u]=u;
    visit[u]=1;
    for(int i=head[u]; i!=-1; i=edge[i].next)
    {
        if(!visit[edge[i].to])
        {
            Tarjan_LCA(edge[i].to);
            p[edge[i].to]=u;
        }
    }

    for(int i=qhead[u]; i!=-1; i=qedge[i].next)
    {
        if(visit[qedge[i].to])
        {
            qedge[i].lca=Find(qedge[i].to);
            qedge[i^1].lca=qedge[i].lca;
            //printf("%d和%d的最近公共祖先為: %d\n",u,qedge[i].to,qedge[i].lca);
            q[qedge[i].num].lca=qedge[i].lca;
        }
    }
}

void Solve()
{
    for(int i=0; i<=n; i++)
    {
        p[i]=i;
    }
    memset(head,-1,sizeof(head));
    memset(qhead,-1,sizeof(qhead));
    memset(visit,0,sizeof(visit));
    memset(ind,0,sizeof(ind));
    cnt=cnt1=cnt2=0;
    int u,v,w;
    string s1,s2;
    Map.clear();
    for(int i=1; i<n; i++)
    {
        cin>>s1>>s2;
        u=get_num(s1);
        v=get_num(s2);
        Addedge(u,v,1);
        ind[u]++;
    }

    for(int i=0; i<m; i++)
    {
        cin>>s1>>s2;
        u=get_num(s1);
        v=get_num(s2);
        /*cout<<s1;
        printf("==%d\n",u);
        cout<<s2;
        printf("==%d\n",v);*/
        Addqedge(u,v,i);
        q[i].u=u;
        q[i].v=v;
    }

    int root=0;
    for (int i=1; i<=n; i++)
    {
        if(ind[i]==0)
        {
            root=i;
        }
    }
    //printf("root==%d\n",root);
    dfs(root,-1,0);
    //for(int i=1; i<=n; i++)
          //printf("d[%d]==%d\n",i,d[i]);
    Tarjan_LCA(root);
}

int main()
{
    //freopen("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\kd.txt","r",stdin);
    int tcase;
    scanf("%d",&tcase);
    while(tcase--)
    {
        scanf("%d%d",&n,&m);
        Solve();

        for (int i=0; i<m; i++)
        {
            int ans=0;
            ans=d[q[i].u]-d[q[i].lca];
            if(q[i].lca!=q[i].v)
                ans++;
            if(q[i].u==q[i].v)
                ans=0;
            printf("%d\n",ans);
        }

    }
    return 0;
}