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#901. 【IOI2024】树上代价

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题目描述

有一棵包括 $N$ 个结点,结点从 $0$ 到 $N-1$ 编号。结点 $0$ 是树的。除根以外的每个结点都有唯一的父结点。对所有满足 $1 \leq i < N$ 的 $i$,结点 $i$ 的父结点为 $P[i]$,这里有 $P[i] < i$。我们约定 $P[0] = -1$。

对所有结点 $i$($0 \leq i < N$),$i$ 的子树是如下结点组成的集合: $i$,以及 所有父结点为 $i$ 的结点,以及 所有父结点的父结点为 $i$ 的结点,以及 所有父结点的父结点的父结点为 $i$ 的结点,以及 * 以此类推。

下图给出了一个包含 $N = 6$ 个结点的树的例子。每个箭头都从某个结点连向它的父结点(根结点除外,因为它没有父结点)。结点 $2$ 的子树包括结点 $2, 3, 4$ 和 $5$。结点 $0$ 的子树包括树中的全部 $6$ 个结点,而结点 $4$ 的子树仅包括结点 $4$ 自己。

每个结点都被赋以非负整数的权重。我们将结点 $i$($0 \leq i < N$)的权重记为 $W[i]$。

你的任务是写一个程序来回答 $Q$ 个询问,其中每个询问都用一对正整数 $(L, R)$ 来表示。对于询问的回答,应按照如下要求进行计算。

对树中的每个结点,都指派一个整数,称为系数。这样的指派结果被描述成一个序列 $C[0], \ldots, C[N-1]$,这里 $C[i]$($0 \leq i < N$)是指派给结点 $i$ 的系数。我们称该序列为一个系数序列。注意,系数序列中的元素可以取负值、$0$ 或正值。

对某个询问 $(L, R)$,一个系数序列被称为是有效的,如果对于每个结点 $i$($0 \leq i < N$)都有如下条件成立:结点 $i$ 的子树中的系数之和不小于 $L$ 且不大于 $R$。

对于一个给定的系数序列 $C[0], \ldots, C[N-1]$,结点 $i$ 的代价为 $|C[i]| \cdot W[i]$,这里 $|C[i]|$ 表示 $C[i]$ 的绝对值。最后,总体代价为所有结点的代价之和。你的任务是,对于每个询问,计算出可以由某个有效系数序列达到的最小总体代价

可以证明,对于任意询问,都至少存在一个有效的系数序列。

实现细节

你需要实现如下两个函数:

void init(std::vector<int> P, std::vector<int> W)
  • $P$,$W$:两个长度为 $N$ 的整数数组,记录了结点的父结点和权重。
  • 对于每个测试样例,在评测程序与你的程序开始交互时,该函数将被恰好调用一次。
long long query(int L, int R)
  • $L$,$R$:两个整数,描述一次询问。
  • 对于每个测试样例,在 init 被调用后,该函数将被调用 $Q$ 次。
  • 该函数应该返回对给定询问的答案。

约束条件

  • $1 \leq N \leq 200\,000$
  • $1 \leq Q \leq 100\,000$
  • $P[0] = -1$
  • 对所有满足 $1 \leq i < N$ 的 $i$,都有 $0 \leq P[i] < i$
  • 对所有满足 $0 \leq i < N$ 的 $i$,都有 $0 \leq W[i] \leq 1\,000\,000$
  • 在每次询问中,都有 $1 \leq L \leq R \leq 1\,000\,000$

子任务

子任务 分数 额外的约束条件
1 $10$ $Q \leq 10$;对所有满足 $1 \leq i < N$ 的 $i$,都有 $W[P[i]] \leq W[i]$
2 $13$ $Q \leq 10$;$N \leq 2\,000$
3 $18$ $Q \leq 10$;$N \leq 60\,000$
4 $7$ 对所有满足 $0 \leq i < N$ 的 $i$,都有 $W[i] = 1$
5 $11$ 对所有满足 $0 \leq i < N$ 的 $i$,都有 $W[i] \leq 1$
6 $22$ $L = 1$
7 $19$ 没有额外的约束条件。

例子

考虑如下调用:

init([-1, 0, 0], [1, 1, 1])

这棵树包含 $3$ 个结点:根结点以及它的 $2$ 个子结点。所有结点的权重均为 $1$。

query(1, 1)

本次询问有 $L = R = 1$,这意味着每个子树中的系数之和都必须等于 $1$。考虑系数序列 $[-1, 1, 1]$。这棵树以及相应的系数(在阴影矩形中)图示如下。

对每个结点 $i$($0 \leq i < 3$),$i$ 的子树中全部结点的系数之和均为 $1$。因此,系数序列是有效的。总体代价的计算如下:

结点 权重 系数 代价
0 1 -1 $\mid -1 \mid \cdot 1 = 1$
1 1 1 $\mid 1 \mid \cdot 1 = 1$
2 1 1 $\mid 1 \mid \cdot 1 = 1$

因此总体代价为 $3$。这是唯一的有效系数序列,因此调用应该返回 $3$。

query(1, 2)

对于该询问的最小总体代价为 $2$,可以在系数序列为 $[0, 1, 1]$ 时达到。

评测程序示例

输入格式:

N
P[1]  P[2] ...  P[N-1]
W[0]  W[1] ...  W[N-2] W[N-1]
Q
L[0]  R[0]
L[1]  R[1]
...
L[Q-1]  R[Q-1]

这里的 $L[j]$ 和 $R[j]$($0 \leq j < Q$),是对 query 的第 $j$ 次调用的输入参数。注意,输入数据中的第二行中仅包括 $N-1$ 个整数,因为评测程序示例并不读取 $P[0]$ 的值。

输出格式:

A[0]
A[1]
...
A[Q-1]

这里的 $A[j]$($0 \leq j < Q$),是第 $j$ 次调用 query 时返回的值。

时间限制:$\texttt{2s}$

空间限制:$\texttt{2048MB}$