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lca算法详细讲解,LCC计算

时间:2023-05-05 14:39:28 阅读:184035 作者:2371

求LCA(最近公共祖先)的算法有好多,按在线和离线分为在线算法和离线算法。

离线算法有基于搜索的Tarjan算法比较好,而在线算法则是基于dp的ST算法比较好。

这次先讲一下ST算法。

这个算法是基于RMQ(区间最大最小值编号)的,而求LCA就是把树通过深搜得到一个序列,然后转化为求区间的最小编号。

比如说给出这样一棵树。


通过深搜可以得到这样一个序列:
节点ver: 1 2 1 3 4 3 5 6 5 7(左到右)
深度  R : 1 2 1 2 3 2 3 4 3 4 
首位first:1 2 4 5 7 8 10   (即这个数第一次出现的位置)

或者这样:


那么就可以这样写深搜代码:

int tot,head[N],ver[2*N],R[2*N],first[N],dir[N];//ver:节点编号 R:深度 first:点编号第一次位置 dir:距离void dfs(int u ,int dep){ vis[u] = true; ver[++tot] = u;first[u] = tot;R[tot] = dep; for(int k=head[u]; k!=-1; k=e[k].next) if( !vis[e[k].v] ) { int v = e[k].v , w = e[k].w; dir[v] = dir[u] + w; dfs(v,dep+1); //下面两句表示dfs的时候还要回溯到上面 ver[++tot] = u; R[tot] = dep; }}搜索得到序列之后假如我们想求4 和7的 LCA。(最丑那幅图。。。)
那么我们找4和7在序列中的位置通过first 数组查找发现在5---10的ver数组的范围
即4 3 5 6 5 7 在上面图上找发现正好是以3为根的子树。而我们只要找到其中一个深度最小的编号即 3 就可以了。
这时候我们就用到了RMQ算法。
维护一个dp数组保存其区间深度最小的下标,查找的时候返回就可以了。
比如上面我们找到深度最小的为点3,返回其在ver数组中的下标 6 即可。
代码可以这样写:
void ST(int n){ for(int i=1;i<=n;i++) dp[i][0] = i; for(int j=1;(1<<j)<=n;j++) { for(int i=1;i+(1<<j)-1<=n;i++) { int a = dp[i][j-1] , b = dp[i+(1<<(j-1))][j-1]; dp[i][j] = R[a]<R[b]?a:b; } }}//中间部分是交叉的。int RMQ(int l,int r){ int k=0; while((1<<(k+1))<=r-l+1) k++; int a = dp[l][k], b = dp[r-(1<<k)+1][k]; //保存的是编号 return R[a]<R[b]?a:b;}int LCA(int u ,int v){ int x = first[u] , y = first[v]; if(x > y) swap(x,y); int res = RMQ(x,y); return ver[res];}

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