最近公共祖先 LCA (Lowest Common Ancestors)-树上倍增

树上倍增是求解关于LCA问题的两个在线算法中的一个,在线算法即不需要开始全部读入查询,你给他什么查询,他都能返回它们的LCA。

树上倍增用到一个关键的数组F[i][j],这个表示第i个结点的向上2^j层的结点。在RMQ-ST中用救是这样的数组。

在树上倍增中也是关键点。

最近公共祖先 LCA (Lowest Common Ancestors)-树上倍增

如在上图中,我们要找结点8和7的LCA,从途中我们可以看出是3(这句估计是废话)。采用倍增的思想是这样的

首相判断结点U和V是否在同一层次,即是否深度相同。因为在深度相同后这样后,二者就可以同时向上跳某n层,去识别所到之点是否为它们的LCA。

最近公共祖先 LCA (Lowest Common Ancestors)-树上倍增

如果深度较大(在底下的点),跳到较高的那个点后,发现二者重合了,那么恭喜,LCA已经找到

另外底下的结点向上跳的步数也不是一步一层的,要不然太慢了。而是计算出U和V的高度差,按高度差的对数k(2^k)去跳,因而越来越接近高层结点,直到相等。

最近公共祖先 LCA (Lowest Common Ancestors)-树上倍增

最近公共祖先 LCA (Lowest Common Ancestors)-树上倍增
 1 if(depth[u] < depth[v])
 2     {
 3         swap(u,v);//始终让U在最小边,便于理解
 4     }
 5     while(depth[u] != depth[v])//二者不再同一高度
 6     {
 7         u = father[u][lg[ depth[u]-depth[v]]]; //u向上跳 2^(二者高度差的对数)层
 8     }
 9     if(u==v)//重叠直接就是找到LCA
10     {
11         return u;
12     }
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但是大多数情况不是这样的,它们往往不会重合,因此要开是同步向上跳。

最近公共祖先 LCA (Lowest Common Ancestors)-树上倍增

U结点到根结点的距离(U的深度为基准),取对数后为k,在这样去跳2^k层是肯定不会超过根上面的

但这样不保证是否错过了LCA,所以回退,k-1,重新跳2^(k-1)层,再去判断。直到U和V不等时,它们上一层的结点一定就是LCA了。再举个简单的例子吧

最近公共祖先 LCA (Lowest Common Ancestors)-树上倍增

最近公共祖先 LCA (Lowest Common Ancestors)-树上倍增
1 for(int j =lg[depth[u]];j>=0;j--)//lg[depth[u]]表示u距离根结点的距离取对数
2     {
3         if(father[u][j] != father[v][j])//直到二者所跳的地方不一样
4         {
5             u = father[u][j];
6             v = father[v][j];
7         }
8     }
9     return father[u][0];//返回u的father/上一层结点就是LCA
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这个LCA需要以构建好树和计算出每个结点的深度的条件为基础的。

 dfs就不细说了,这里只说一下这个语句

1  father[curnode][j] = father[father[curnode][j-1]][j-1];

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