LCA（最近公共祖先）

lca，即最近公共祖先。最近公共祖先，顾名思义，就是树上两个点最近的祖先。

我们大体上有三个算法来搞。

第一个：\(O(nlogn)\)预处理，\(O(1)\)查询。

大体上是借用了rmq问题的思路（就是区间最大/小值）来处理。

将树上问题转化为区间问题。

void dfs(int rt,int d){
	v[rt]=true;num[++t]=rt;first[rt]=t;dep[t]=d;//处理深度和dfs序 
	for(int i=head[rt];i;i=edge[i].next){
		if(!v[edge[i].v]){
			dis[edge[i].v]=dis[rt]+edge[i].w;
			dfs(edge[i].v,d+1);
			num[++t]=rt;dep[t]=d;//dfs序不解释 处理出每个节点控制的区间 
		}
	}
}
void st(){
	for(int i=1;i<=t;i++)st[i][0]=i;
	for(int j=1;(1<<j)<=t;j++){
		for(int i=1;i+(1<<j)-1<=t;i++){
			int a=st[i][j-1],b=st[i+(1<<(j-1))][j-1];
			if(dep[a]<dep[b])st[i][j]=a;
			else st[i][j]=b;
		}
	}
}//就是普通st表的预处理
int rmq(int l,int r){
	int k=0;
	while((1<<(k+1))<=r-l+1)k++;
	int a=st[l][k],b=st[r-(1<<k)+1][k];
	if(dep[a]<dep[b])return a;
	return b;
}
int lca(int u,int v){
	int x=first[u],y=first[v];
	if(x>y)swap(x,y);
	return num[rmq(x,y)];
}

然后第二种：tarjan的离线算法。大体上借用了并查集来搞。

向上回溯法，没搜标记0，搜完标记2，开始搜但是没搜完标记1。

当一个节点搜完时把它和父亲合并，即每个节点都能指向它搜完的最上面的祖先。

void tarjan(int x){
	v[x]=1;
	for(int i=head[x];i;i=edge[i].next){
		if(!v[edge[i].v]){
			tarjan(edge[i].v);
			merge(x,edge[i].v);//搜完儿子 合并 
		}
	}
	for(int i=0;i<ques[x].size();i++){
		int y=ques[x][i],id=quesid[x][i];//离线处理关于x的每个问题 
		if(v[y]==2)lca[x][y]=find(y);//并查集 
	}
	v[x]=2;
}

最后是第三种（也是最常用的之一）：\(O(nlogn)\)预处理，\(O(logn)\)查询的倍增算法。而且超级短。

思路很简单，我们找到树上两个点的时候倍增地向上跳祖先，一直跳到lca。

int f[100010][21];//我曾经不知道多少次把这个写成20然后re
void dfs(int rt,int d){
    v[rt]=true;dep[rt]=d;
    for(int i=head[rt];i;i=edge[i].next){
        if(!v[edge[i].v]){
            f[edge[i].v][0]=rt;
            for(int j=1;j<=20;j++){
                f[edge[i].v][j]=f[f[edge[i].v][j-1]][j-1];
            }
            dfs(edge[i].v,d+1); 
        }
    }
}
int lca(int x,int y){
    if(dep[x]>dep[y])swap(x,y);
    for(int i=20;i>=0;i--){
        if(dep[f[y][i]]>=dep[x]){
            y=f[y][i];
        }
    }
    if(x==y)return x;
    for(int i=20;i>=0;i--){
        if(f[x][i]!=f[y][i]){
            x=f[x][i];y=f[y][i];
        }
    }
    return f[x][0];
} 

标签：rt,dep,祖先,void,LCA,dfs,int,edge,公共
来源： https://www.cnblogs.com/gtm1514/p/16653353.html