参考 smWCDay7 数据结构选讲2 by yyc 。
可能会补充的:
- AT_cf17_final_j TreeMST 的 F2 Boruvka算法
目录
- AT_cf17_final_j Tree MST
AT_cf17_final_j Tree MST
link
题意
给定一棵
n
n
n 个点的树,点有点权
w
i
w_i
wi,边有边权。建立一张完全图
G
G
G,节点
u
,
v
u, v
u,v 之间的边长为
w
u
+
w
v
+
d
i
s
(
u
,
v
)
w_u + w_v + dis(u, v)
wu+wv+dis(u,v) 。求
G
G
G 的
M
S
T
MST
MST (最小生成树)的边权和。
- n ≤ 2 × 1 0 5 , 1 ≤ w i ≤ 1 0 9 n \le 2 \times 10^5 ,1 \le w_i \le 10^9 n≤2×105,1≤wi≤109
思路
前置指示:点分治
引理:边 e e e 在边集 E E E 的最小生成树中,则对于任意 E 0 ⊆ E E_0 ⊆ E E0⊆E,e 也在边集 E 0 E_0 E0 的最小生成树中。
证明:考虑 kruskal。
推论:将边分为若干组,分别求最小生成树,再合并求最小生成树,结果正确。
题目是说建立一张完全图然后求其的
M
S
T
MST
MST ,但是这样的边是
n
2
n^2
n2 级别的,考虑去掉一些多余的边,只保留有用的边。所以可以将完全图
G
G
G 分成很多个边集,分别求
M
S
T
MST
MST (不必强制联通),然后保留有用边,最后再综合求
M
S
T
MST
MST 就是答案了。
考虑 点分治
,以重心为根,将树分成几个子树,那么就只用处理跨越重心的边即可。
记
d
i
s
i
dis_i
disi 表示 点
i
i
i 到重心的距离,跨越重心的边
(
u
,
v
)
(u,v)
(u,v),边权是
w
u
+
d
i
s
u
+
w
v
+
d
i
s
v
w_u + dis_u + w_v + dis_v
wu+disu+wv+disv 。由于每个点
i
i
i 都要贡献至少一次
w
i
+
d
i
s
i
w_i+dis_i
wi+disi,另外一边肯定选最小的
w
j
+
d
i
s
j
w_j+dis_j
wj+disj ,所以我们只需要选择
w
i
+
d
i
s
i
w_i + dis_i
wi+disi 最小的点,让它和所有其他点连边,该菊花图就是最小生成树。(在同一棵子树内连了边也不影响结果,因为它们的边权比真实值要大
d
i
s
u
+
d
i
s
v
>
d
i
s
u
,
v
dis_u + dis_v \gt dis_{u,v}
disu+disv>disu,v )。这样边的数量就减到了
n
l
o
g
n
nlogn
nlogn,总时间复杂度为
O
(
n
l
o
g
2
n
)
O(nlog^2n)
O(nlog2n) 。
好像还有一种方法,要用到 Boruvka算法 ,后续可能会学……
代码
#include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int maxn=2e5+5;
int idx,head[maxn];
struct EDGE{ int v,next; ll w; }e[maxn*2];
void Insert(int u,int v,ll w){
e[++idx]={v,head[u],w};
head[u]=idx;
}
int siz[maxn],mxson[maxn],pot[maxn],tn;
bool vis[maxn];
void Dfs(int x,int fa){
pot[++tn]=x,siz[x]=1,mxson[x]=0;
for(int i=head[x];i;i=e[i].next){
int v=e[i].v;
if(!vis[v]&&v!=fa){
Dfs(v,x);
siz[x]+=siz[v];
mxson[x]=max(mxson[x],siz[v]);
}
}
}
int Get_root(int x){
tn=0,Dfs(x,0);
int root=0;
for(int i=1;i<=tn;i++){
mxson[pot[i]]=max(mxson[pot[i]],tn-siz[pot[i]]);
if(!root||mxson[root]>mxson[pot[i]]) root=pot[i];
}
return root;
}
int id;
ll a[maxn],dis[maxn];
void Dfs2(int x,int fa){
for(int i=head[x];i;i=e[i].next){
int v=e[i].v;
if(!vis[v]&&v!=fa){
dis[v]=dis[x]+e[i].w;
Dfs2(v,x);
}
}
if(!id||a[x]+dis[x]<a[id]+dis[id]) id=x;
}
int cnt;
struct EDGE2{ int u,v; ll w; }te[maxn*20];
void Solve(int rt){
dis[rt]=0,id=0,Dfs2(rt,0);
for(int i=1;i<=tn;i++)
te[++cnt]={id,pot[i],a[id]+dis[id]+a[pot[i]]+dis[pot[i]]};
vis[rt]=1;
for(int i=head[rt];i;i=e[i].next){
int v=e[i].v;
if(!vis[v]) Solve(Get_root(v));
}
}
int fa[maxn];
int Find_fa(int x){ return fa[x]==x?x:fa[x]=Find_fa(fa[x]); }
int main(){
int n; cin>>n;
for(int i=1;i<=n;i++)
cin>>a[i];
for(int i=1;i<n;i++){
int x,y,z; cin>>x>>y>>z;
Insert(x,y,z),Insert(y,x,z);
}
Solve(Get_root(1));
sort(te+1,te+cnt+1,[](EDGE2 a,EDGE2 b){ return a.w<b.w; });
for(int i=1;i<=n;i++)
fa[i]=i;
ll ans=0;
for(int i=1;i<=cnt;i++){
int fx=Find_fa(te[i].u),fy=Find_fa(te[i].v);
if(fx!=fy) fa[fy]=fx,ans+=te[i].w;
}
cout<<ans;
return 0;
}