hiho_1067_最近公共祖先2

Posted 2020-07-16 农民伯伯-Coding

题目大意

    给出一棵家谱树，树中的节点都有一个名字，保证每个名字都是唯一的，然后进行若干次查询，找出两个名字的最近公共祖先。 
题目链接最近公共祖先

分析

    数据量大，根据题目提示，采用Tarjan + 并查集算法，进行离线LCA查询操作。即先将所有的查询存储下来，然后统一DFS遍历一遍家族树，在遍历的过程中对遍历到的当前节点相关的那些查询进行设置答案。遍历完整棵树之后，再输出答案。 
    从根节点开始遍历，对树中的每个节点都设置一个颜色（白色表示未被访问，灰色表示DFS过程中进入到该节点所在的子树，还是没有从该节点所在的子树离开；黑色表示离开该节点所在的子树）。对当前正在访问的节点，则可以对和该节点相关的那些查询进行回复（只是得到答案，并存储下来，遍历完整个树后统一回复）： 
记当前节点为node1， 如果某个查询需要得到node1和node2的LCA，判断node2的颜色， 
    如果为白色，表示node2还没有被访问过，则此次先不用回复，等到node2被访问到的时候，再进行回复（那时候 node1的颜色和node2的颜色均不为白色）； 
    如果为灰色，表示node2在node1先前被经过，且还没有结束，画图可知，node2就是node1和node2的LCA。 
    如果为黑色，那么需要从node2向上查找一个最低的灰色节点，且该节点就在node1到根节点的路径上。那个灰色节点就是node1和node2的LCA。为了加快node2上方的最低灰色节点的查找，使用并查集： 
    一个节点的子节点node的初始root为子节点本身，当子节点在被访问完（颜色被设置为黑色）之后，将子节点的root设置为node。那么，一个黑色节点的root就是它上方最低的那个灰色节点！

    做题中间犯了一些错误： 
    没有考虑到可能多个查询的内容相同；开始做的时候，存储了每个节点相关的查询的节点unordered_map> ，想着这样在Tarjan遍历到该节点的时候，直接从vector中找到该节点相关的查询的节点。 
    然后对于每个查询对 person1，person2，映射到一个key(person1.id * MAX + person2.id)， 然后对应到一个value（即查询的序号），想着这样在进行Tarjan遍历到节点时候，通过节点person1，找到它相关的各个person2，然后找到key，再找到查询的序号 num，将查到的结果放到 resultt[num]中。 
    这样想法挺好啊，可是如果多个查询的内容相同，则歇菜了。。。修改的方法是，对于每个查询对，维护一个vector，存放和它相关的各个查询的序号。改动比较麻烦，就换了另外一种存储方法。

#include<iostream>
#include<string.h>
#include<iostream>
#include<queue>
#include<unordered_map>
#include<unordered_set>
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;
unordered_map<string, int> gName2node;
unordered_map<int, string> gNode2name;
unordered_map<int, vector<int>> gNodeQueryIds; //对应每个节点，它所相关的查询的id
vector<pair<int, int>> gQueries;	//查询，表示查询的两个人的id
vector<string> gQueryResult;
const int kMax = 200005;
int gRoot[kMax];

struct Edge{
	int to;
	int next;
};
Edge gEdges[kMax];
int gEdgeIndex;
int gHead[kMax];
int gNodeColor[kMax];

void InsertEdge(int u, int v){
	int e = gEdgeIndex++;
	gEdges[e].to = v;
	gEdges[e].next = gHead[u];
	gHead[u] = e;
}
int GetRoot(int a){
	if (gRoot[a] == a)
		return a;
	return gRoot[a] = GetRoot(gRoot[a]);
}

void Union(int a, int b){
	int p1 = GetRoot(a);
	int p2 = GetRoot(b);
	gRoot[p2] = p1;
}

void AddPerson(string person){
	if (gName2node.find(person) == gName2node.end()){
		int node = gName2node.size();
		gName2node[person] = node;
		gNode2name[node] = person;
	}
}
void Init(int n){
	gEdgeIndex = 0;
	memset(gEdges, -1, sizeof(gEdges));
	memset(gHead, -1, sizeof(gHead));
	memset(gNodeColor, 0, sizeof(gNodeColor));
	for (int i = 0; i <= 2*n; i++){
		gRoot[i] = i;
	}
}
void Tarjan(int node){
	gNodeColor[node] = 1;

	for (int e = gHead[node]; e != -1; e = gEdges[e].next){
		int v = gEdges[e].to;
		Tarjan(v);
		gRoot[v] = node;
	}

	if (! gNodeQueryIds[node].empty()){
		for (auto it = gNodeQueryIds[node].begin(); it != gNodeQueryIds[node].end(); ++it){
			int query_id = *it;
			int node2;
			if (node == gQueries[query_id].first)
				node2 = gQueries[query_id].second;
			else
				node2 = gQueries[query_id].first;
			if (gNodeColor[node2] == 0) //还没有被访问过
				continue;
			if (gNodeColor[node2] == 1){ 
				//节点node2在节点node之前被访问，且访问未结束，则可以确定node2在node到根节点的路径上
				gQueryResult.at(query_id) = gNode2name[node2];
				//cout << "assign, = " << gQueryResult.at(gQueryResultIndex[node*kMax + node2]) << endl;
			}
			else{//节点node2已经被访问过，且访问结束,那么node2节点所在集合的根节点（并查集的根）就是最低公共祖先
				int lca = GetRoot(node2);
				gQueryResult.at(query_id) = gNode2name[lca];
			}
		}
	}



	gNodeColor[node] = 2;
}
int main(){
	int n, n1, n2;
	string person1, person2;
	cin >> n;
	Init(n);
	for (int i = 0; i < n; i++){
		cin >> person1 >> person2;
		AddPerson(person1);
		AddPerson(person2);
		n1 = gName2node[person1];
		n2 = gName2node[person2];
		InsertEdge(n1, n2);
	}
	int m;
	cin >> m;
	gQueryResult.assign(m, "");
	for (int i = 0; i < m; i++){
		cin >> person1 >> person2;
		n1 = gName2node[person1];
		n2 = gName2node[person2];
		gQueries.push_back(pair<int, int>(n1, n2));
		gNodeQueryIds[n1].push_back(i);
		gNodeQueryIds[n2].push_back(i);
	}
	Tarjan(0);
	for (int i = 0; i < m; i++){
		cout << gQueryResult[i] << endl;
	}
	return 0;
}