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训练3
子树查询

题目描述(POJ3321): 在卡卡的房子外面有一棵苹果树,树上有 N 个叉(编号为1~ N ,根为1),它们通过分支连接。苹果在叉上生长,两个苹果不会在同一个叉上生长。一个新的苹果可能会在一个空叉上长出来,卡卡还可能会从树上摘一个苹果作为他的甜点。卡卡想了解一棵子树上有多少苹果。

输入: 第1行包含一个整数 N N ≤100,000),表示树中叉的数量。以下 N -1行,每行都包含两个整数 u v ,表示叉 u 和叉 v 通过分支连接。下一行包含整数 M M ≤100,000)。以下 M 行,每行都包含一个消息,C x 表示改变 x 叉上的苹果状态。若叉上有苹果,则卡卡会选择摘掉它,否则一个新的苹果在这个空叉上长大;Q x 表示查询 x 叉上方子树中的苹果数量,包括 x 叉上的苹果(若存在)。注意:开始时树上长满了苹果。

输出: 对每个查询,都单行输出答案。

题解: 本题包含两种操作,一种是点更新,一种是查询以当前节点为根的子树的苹果数量。点更新很简单,那么如何得到以当前节点为根的子树的苹果数量呢?

若将一棵树深度遍历,则记录遍历时当前节点进来和出去时的序号,两个序号之间的节点就是当前节点的子树节点。可以利用DFS序将子树转换为序列,然后求解区间和。

1. 算法设计

(1)根据输入的分支构建树。

(2)采用深度遍历求树的DFS序列,记录进出 i 节点的序号L[ i ]和R[ i ]。

(3)Q x :查询以 x 节点为根的子树中的苹果数量,只需计算进出 x 节点的区间和[L[ x ], R[ x ]],即sum(R[ x ])-sum(L[ x ]-1)。

(4)C x :若判断 x 节点的值为1,则在树状数组中点更新-1,否则+1。然后 a [ x ]^=1,进行异或运算,1变为0,0变为1。

2. 完美图解

输入数据如下。

(1)构建一棵树,深度优先遍历的dfs序列如下图所示。

节点 i 进来和出去时的序号如下:

(3)查询或更新操作。

· Q 1:查询以1号节点为根的子树中的苹果数量。1号节点的进出序号为L[1]=1,R[1]=5,查询[1, 5]的区间和,sum(R[1])-sum(L[1]-1)=5-0=5,所以1号节点的子树中的苹果数量为5。

· Q 3:查询以3号节点为根的子树中的苹果数量。3号节点的进出序号为L[3]=3,R[3]=5,查询[3, 5]的区间和,sum(R[3])-sum(L[3]-1)=5-2=3。所以3号节点的子树中的苹果数量为3。

· C 2:改变2号节点的苹果状态。2号节点有苹果(值为1),在树状数组中点更新-1,然后 a [2]^=1,进行异或运算,1变为0,0变为1,此时 a [2]=0。

· Q 1:查询以1号节点为根的子树中的苹果数量,1号节点的进出序号为L[1]=1、R[1]=5,查询[1, 5]的区间和,sum(R[1])-sum(L[1]-1)=4-0=5。所以1号节点的子树中的苹果数量为4。 S1uC57JEXKfBMq6Yz2utADrfrchN4WZk8eZpEbwCYXzlaqRG1JGkiTXOmbE1PgO1

3. 算法实现
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