最近公共祖先

2021-08-22 02:41:37 字數 2416 閱讀 2650

另一種理解方式是把t理解為乙個無向無環圖,而lca(t,u,v)即u到v的最短路上深度最小的點。

這裡給出乙個lca的例子:

對於t=

v=e=

則有:lca(t,5,2)=1

lca(t,3,4)=3

lca(t,4,5)=3

編輯離線演算法 tarjan

利用並查集優越的時空複雜度,我們可以實現lca問題的o(n+q)演算法,這裡q表示詢問的次數。

tarjan演算法基於深度優先搜尋的框架,對於新搜尋到 的乙個結點,首先建立由這個結點構成的集合,再對當前結點的每乙個子樹進行搜尋,每搜尋完一棵子樹,則可確定子樹內的lca詢問都已解決。其他的lca詢問的結果必然在這個子樹之外,這時把子樹所形成的集合與當前結點的集合合併,並將當前結點設為這個集合的祖先。

下面給出這個演算法的偽**描述:

lca(u)

checked[u]=true

對於每個(u,v)屬於p

}

由於是基於深度優先搜尋的演算法,只要呼叫lca(root[t])就可以回答所有的提問了,這裡root[t]表示樹t的根,假設所有詢問(u,v)構成集合p。

每次詢問o(logn)

d[i] 表示 i節點的深度, p[i,,j] 表示 i 的 2^j 倍祖先

那麼就有乙個遞推式子 p[i,,j]=p[p[i,,j-1],,j-1]

這樣子乙個o(nlogn)的預處理求出每個節點的 2^k 的祖先

然後對於每乙個詢問的點對(a, b)的最近公共祖先就是:

先判斷是否 d[a] > d[b] ,如果是的話就交換一下(保證 a 的深度小於 b 方便下面的操作),然後把b 調到與a 同深度, 同深度以後再把a, b 同時往上調(dec(j)) 調到有乙個最小的j 滿足p[a,,j]!=p[b,,j] (a b 是在不斷更新的), 最後再把 a, b 往上調 (a=p[a,0], b=p[b,0]) 乙個乙個向上調直到a = b, 這時 a or b 就是他們的最近公共祖先。

編輯問題描述:

設計乙個演算法,對於給定的樹中 結點返回它們的最近公共祖先。

程式設計任務:

對於給定的樹和樹中結點對,計算結點對的最近公共祖先。

資料輸入:

由檔案input.txt給出輸入資料。

第一行有1個正整數n,表示給定的樹有n個頂點,編0號為1,2,…,n。編號為1 的頂點是樹根。接下來的n 行中,第i+1 行描述與i 個頂點相關聯的子結點的資訊。每行的第乙個正整數k表示該頂點的兒子結點數。其後k個數中,每1 個數表示1 個兒子結點的編號。當k=0 時表示相應的結點是葉結點。檔案的第n+2 行是1 個正整數m,表示要計算最近公共祖先的m個結點對。接下來的m行,每行2 個正整數,是要計算最近公共祖先的結點編號。

結果輸出:

將程式設計計算出的m個結點對的最近公共祖先結點編號輸出到檔案output.txt。每行3 個

正整數,前2 個是結點對編號,第3 個是它們的最近公共祖先結點編號。

輸入檔案示例(input.txt)

12

3 2 3 4

2 5 600

2 7 8

2 9 1000

02 11 1200

53 11

7 12

4 89 12

8 10

輸出檔案示例(output.txt)

3 11 1

7 12 2

4 8 1

9 12 6

8 10 2

c++**實現:

#include#include#includeusing namespace std;

#definemax_size 1010

int d[max_size],p[max_size][10];

int head[max_size];

int cnt;

structedgeeg[max_size];

//建樹的函式

void add(int x,int y)

//dfs()初始整顆數,算出d[1-n],p[1-n][j];

void dfs(intk)

dfs(x);

}}int find_lca(int x,int y)

if (x==y)return x;

k=0;//向上調節,找最近公共祖先,演算法的核心,相當於乙個二分查詢。

while(x!=y)

else k--;//如果p[x][k]=p[y][k],可以說明p[x][k]一定是x和y的共祖先,但不一定是最近的,所以向下找看還有沒有更近的公共祖先

}return x;

}int main()

dfs(1);

for(i=0;i}

return 0;

}

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