题意:
在一颗 n 个节点的树上,有 q 个询问,每次询问给出x 、 y 、 z 三个节点,要求在树上找到一个点 p,使得 distance=dist(x,p)+dist(y,p)+dist(z,p) 取得最小值;
思路:
最佳集合点 p只能是LCA(x,y),LCA(y,z),LCA(x,z) 三者其中之一
证明:
当只有两个点 x,y 时,只要 p 在 x 到 y的路径上,dist(p,x)+dist(p,y),假设集合点一定在 x 到 y 的路径上。如今再加入 z 点,要做的是让 dist(p,z) 尽量小,设 k=LCA(x,y) 。
当 z 不在 k 的子树下时,集合点应该选 k 即LCA(x,y);
当 z 在 k 的子树下时,分为两种情况:
① z 在 x 或 y 的子树下,那么集合点就应该选 x 或 y 即 LCA(x,z)和LCA(y,z);
② z 不在 x 的子树下且不在 y 的子树下时,集合点应该选 k 即LCA(x,y);
综上所述,p 只可以取LCA(x,y),LCA(y,z),LCA(x,z)
再回到一开始,p 点有没有可能不在 x 到 y 的路径上会使得 distance 更小呢?
答案是不可能,画颗树可以知道:
如果 z 在 x 到 y 这条链上,集合点就在链的中间那个点上,这个点显然在链上
如果 z 不在这条链上,如果让集合点去靠近 z 目的来缩小 dist(z,p) ,x 和 y 都会以两倍的奉还
因此我们可以知道最佳集合点 p 应该在 x,y,z 任意两点的路径上,即在路径 x−>y ,x−>z ,y−>z,就是这三条路径的交点就是最佳集合点
另外这题用倍增似乎要开O2 和用快读才能过,而且听说会卡 Tarjan 有空补下树剖
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#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <cstring>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int inf = 0x3f3f3f3f;
const int N = 5e5+10;
int n,q,head[N],idx;
pair<int,int> ans;
struct Node{
int to,nex;
}e[N<<1];
int read() {
int s = 0; bool f = false; char c = getchar();
while (c < '0' || c > '9') f |= (c == '-'), c = getchar();
while (c >= '0' && c <= '9') s = (s << 3) + (s << 1) + (c ^ 48), c = getchar();
return f ? -s : s;
}
void add_edge(int u,int v){
e[idx].to = v;
e[idx].nex = head[u];
head[u] = idx++;
}
int dep[N],fa[N][20];
void dfs(int u,int f){
dep[u] = dep[f] + 1;
fa[u][0] = f;
for(int i = head[u];~i;i = e[i].nex){
if(e[i].to != f){
dfs(e[i].to,u);
}
}
}
void init(){
for(int k = 1;(1<<k) <= n;k++){
for(int i = 1;i <= n;i++){
fa[i][k] = fa[fa[i][k-1]][k-1];
}
}
}
int lca(int u,int v){
if(dep[u] < dep[v]) swap(u,v);
if(dep[u] != dep[v]){
for(int i = 19;i >= 0;i--){
if(dep[fa[u][i]] >= dep[v]) u = fa[u][i];
}
}
if(u == v) return u;
for(int i = 19;i >= 0;i--){
if(fa[u][i] != fa[v][i]){
u = fa[u][i],v = fa[v][i];
}
}
return fa[u][0];
}
void cal(int x,int y,int z){
int lca1 = lca(x,y);
int distance = dep[x]+dep[y]-2*dep[lca1];
int lca2 = lca(lca1,z);
distance += dep[lca1]+dep[z]-2*dep[lca2];
if(ans.second > distance){
ans.first = lca1;
ans.second = distance;
}
}
int main(){
n = read();q = read();
//scanf("%d%d",&n,&q);
memset(head,-1,sizeof(head));
for(int i = 1;i < n;i++){
int u,v;
u = read(),v = read();
//scanf("%d%d",&u,&v);
add_edge(u,v);add_edge(v,u);
}
dfs(1,0);
init();
while(q--){
int x,y,z;
x = read(),y = read(),z = read();
//scanf("%d%d%d",&x,&y,&z);
int u = lca(x,y);
ans.first = -1,ans.second = inf;
cal(x,y,z);cal(x,z,y);cal(y,z,x);
printf("%d %d\n",ans.first,ans.second);
}
return 0;
}