ZigZagK的博客
两种常见的树上差分
2020年9月16日 17:54
图论
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树上差分忘完了……康复一下。

记 $x$ 节点的父亲为 $fa(x)$ 。

记 $x,y$ 节点的LCA为 $lca$ 。

记权值数组为 $w_x$ ,差分数组为 $D_x$ 。

记DFS序中 $IN_x$ 表示 $x$ 的入栈序,$OUT_x$ 表示 $x$ 的出栈序。

路径修改,单点查询

我们先考虑将 $x$ 到根节点路径上的点都加上 $k$ 的权值:我们给 $D_x$ 加上 $k$ ,然后每次查询 $w_x$ 的时候通过求 $x$ 子树中 $D$ 的和的方式来得到 $w_x$ 。

那么任意一条路径实际上只要拆成上面的形式即可(容斥):如果要将 $x\to y$ 路径上的点都加上 $k$ 的权值,我们可以给 $D_x$ 加上 $k$ ,$D_y$ 加上 $k$ ,$D_{lca}$ 减去 $k$ ,$D_{fa(lca)}$ 减去 $k$ ,这样就完成了路径修改。

可以使用树状数组快速修改和查询。

单点修改,路径查询

定义 $S_x$ 表示 $x$ 到根节点路径上的权值和,那么每次给 $w_x$ 加上 $k$ 时候,我们将 $x$ 子树中的全部 $S$ 都加上 $k$ ,就可以维护 $S$ 数组了。

但是这样复杂度开销太大了,我们使用差分。将 $S$ 定义到DFS序上:$S_i$ 表示 $IN_x=i$ 的节点 $x$ 到根节点路径上的权值和,定义 $D_i=S_i-S_{i-1}$ ,那么每次 $[IN_x,OUT_x]$ 中 $S$ 加上 $k$ 时,只有 $D_{IN_x}$ 增加了 $k$ ,$D_{OUT_x+1}$ 减少了 $k$ ,其他 $D$ 都没有变化。

然后每次求 $S_i$ 时只需要询问 $\sum_{j=1}^{i}D_j$ 即可,也可以用树状数组快速修改和查询。

路径查询时也使用上述容斥即可。

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