【模板】倍增LCA [2017年5月计划 清北学堂51精英班 Day3]

P3379 【模板】最近公共祖先（LCA）

题目描述

如题，给定一棵有根多叉树，请求出指定两个点直接最近的公共祖先。

输入输出格式

输入格式：

第一行包含三个正整数N、M、S，分别表示树的结点个数、询问的个数和树根结点的序号。

接下来N-1行每行包含两个正整数x、y，表示x结点和y结点之间有一条直接连接的边（数据保证可以构成树）。

接下来M行每行包含两个正整数a、b，表示询问a结点和b结点的最近公共祖先。

输出格式：

输出包含M行，每行包含一个正整数，依次为每一个询问的结果。

输入输出样例

输入样例#1：

5 5 4
3 1
2 4
5 1
1 4
2 4
3 2
3 5
1 2
4 5

输出样例#1：

4
4
1
4
4

说明

时空限制：1000ms,128M

数据规模：

对于30%的数据：N<=10，M<=10

对于70%的数据：N<=10000，M<=10000

对于100%的数据：N<=500000，M<=500000

样例说明：

该树结构如下：

第一次询问：2、4的最近公共祖先，故为4。

第二次询问：3、2的最近公共祖先，故为4。

第三次询问：3、5的最近公共祖先，故为1。

第四次询问：1、2的最近公共祖先，故为4。

第五次询问：4、5的最近公共祖先，故为4。

故输出依次为4、4、1、4、4。

#include <bits/stdc++.h>

const int INF = 0x3f3f3f3f;
const int MAXN =  + ;
const int MAXE =  + ;

inline void read(int &x)
{
    x = ;char ch = getchar();char c = ch;
    while(ch > '' || ch < '')c = ch, ch = getchar();
    while(ch <= '' && ch >= '')x = x *  + ch - '', ch = getchar();
    if(c == '-')x = -x;
}

inline void swap(int &a, int &b)
{
    int tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
}
struct Edge{int u,v,next;}edge[MAXE << ];
int head[MAXN], cnt, n, m, root;
void insert(int a,int b){edge[++cnt] = Edge{a, b, head[a]};head[a] = cnt;}

int tmp1, tmp2;

int b[MAXN];
int p[MAXN][];
int deep[MAXN];

void dfs(int u, int step)
{
    for(int pos = head[u];pos;pos = edge[pos].next)
    {
        int v = edge[pos].v;
        if(!b[v])
        {
            b[v] = true;
            deep[v] = step + ;
            p[v][] = u;
            dfs(v, step + );
        }
    }
}

void yuchuli()
{
    b[root] = true;
    deep[] = ;
    dfs(root, );
    for(int j =;( << j) <= n;j ++)
        for(int i =;i <= n;i ++)
            p[i][j] = p[p[i][j - ]][j - ];
}

int lca(int va, int vb)
{
    if(deep[va] < deep[vb])swap(va, vb);
    int M = ;
    for(;( << M) <= n;M ++);
    M --;
    for(int i = M;i >= ;i --)
        if(deep[va] - ( << i) >= deep[vb])
            va = p[va][i];
    if(va == vb)return va;
    for(int j = M;j >= ;j --)
    {
        if(p[va][j] != p[vb][j])
        {
            va = p[va][j];
            vb = p[vb][j];
        }
    }
    return p[va][];
}

int main()
{
    read(n);read(m);read(root);
    for(int i = ;i < n;i ++)
    {
        read(tmp1);read(tmp2);
        insert(tmp1, tmp2);
        insert(tmp2, tmp1);
    }
    yuchuli();
    for(int i = ;i <= m;i ++)
    {
        read(tmp1);read(tmp2);
        printf("%d\n", lca(tmp1, tmp2));
    }
    return ;
}