#CSP202312C. 树上搜索

    ID: 591 Type: Default 1000ms 512MiB Tried: 13 Accepted: 2 Difficulty: 4 Uploaded By: Tags>CSP模拟STL树结构DFS序列数据结构二叉树

树上搜索

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题目背景

西西艾弗岛大数据中心为了收集用于模型训练的数据,推出了一项自愿数据贡献的系统。岛上的居民可以登录该系统,回答系统提出的问题,从而为大数据中心提供数据。为了保证数据的质量,系统会评估回答的正确性,如果回答正确,系统会给予一定的奖励。

近期,大数据中心需要收集一批关于名词分类的数据。系统中会预先设置若干个名词类别,这些名词类别存在一定的层次关系。例如,“动物”是“生物”的次级类别,“鱼类”是“动物”的次级类别,“鸟类”是“动物”的次级类别,“鱼类”和“鸟类”是“动物”下的邻居类别。这些名词类别可以被按树形组织起来,即除了根类别外,每个类别都有且仅有一个上级类别。 并且所有的名词都可以被归类到某个类别中,即每个名词都有且仅有一个类别与其对应。一个类别的后代类别的定义是:若该类别没有次级类别,则该类别没有后代类别;否则该类别的后代类别为该类别的所有次级类别,以及其所有次级类别的后代类别。

下图示意性地说明了标有星号的类别的次级类别和后代类别。

img

系统向用户提出问题的形式是:某名词是否属于某类别,而用户可以选择“是”或“否”来回答问题。该问题的含义是:某名词是否可以被归类到某类别或其后代类别中。

例如,要确定名词“鳕鱼”的类别,系统会向用户提出“鳕鱼是否属于动物”,当用户选择“是”时,系统会进一步询问“鳕鱼是否属于鱼类”,当用户选择“是”时,即可确定“鳕鱼”可以被归类到“鱼类”这一类别。

此外,如果没有更具体的分类,某一名词也可以被归类到非叶子结点的类别中。例如,要确定“猫”的类别,系统可以向用户提出“猫是否属于动物”,当用户选择“是”时,系统会进一步分别询问“猫”是否属于“鱼类”和“鸟类”,当两个问题收到了否定的答案后,系统会确定“猫”的类别是“动物”。

大数据中心根据此前的经验,已经知道了一个名词属于各个类别的可能性大小。为了用尽量少的问题确定某一名词的类别,大数据中心希望小 C 来设计一个方法,以减少系统向用户提出的问题的数量。

题目描述

小 C 观察了事先收集到的数据,并加以统计,得到了一个名词属于各个类别的可能性大小的信息。具体而言,每个类别都可以赋予一个被称为权重的值,值越大,说明一个名词属于该类别的可能性越大。由于每次向用户的询问可以获得两种回答,小 C 联想到了二分策略。他设计的策略如下:

  1. 对于每一个类别,统计它和其全部后代类别的权重之和,同时统计其余全部类别的权重之和,并求二者差值的绝对值,计为 wδw_{\delta}
  2. 选择 wδw_{\delta} 最小的类别,如果有多个,则选取编号最小的那一个,向用户询问名词是否属于该类别;
  3. 如果用户回答“是”,则仅保留该类别及其后代类别,否则仅保留其余类别;
  4. 重复步骤 1,直到只剩下一个类别,此时即可确定名词的类别。

小 C 请你帮忙编写一个程序,来测试这个策略的有效性。你的程序首先读取到所有的类别及其上级次级关系,以及每个类别的权重。你的程序需要测试对于被归类到给定类别的名词,按照上述策略提问,向用户提出的所有问题。

输入格式

从标准输入读入数据。

输入的第一行包含空格分隔的两个正整数 nnmm,分别表示全部类别的数量和需要测试的类别的数量。所有的类别从 11nn 编号,其中编号为 1 的是根类别。

输入的第二行包含 nn 个空格分隔的正整数 w1,w2,,wnw_1, w_2, \dots, w_n,其中第 ii 个数 wiw_i 表示编号为 ii 的类别的权重。

输入的第三行包含 (n1)(n-1) 个空格分隔的正整数 p2,p3,,pnp_2, p_3, \dots, p_n,其中第 ii 个数 pi+1p_{i+1} 表示编号为 (i+1)(i+1) 的类别的上级类别的编号,其中 pi[1,n]p_{i} \in [1, n]

接下来输入 mm 行,每行一个正整数,表示需要测试的类别编号。

输出格式

输出 mm 行,每行表示对一个被测试的类别的测试结果。表示按小 C 的询问策略,对属于给定的被测类别的名词,需要依次向用户提出的问题。

每行包含若干空格分隔的正整数,每个正整数表示一个问题中包含的类别的编号,按照提问的顺序输出。

5 2
10 50 10 10 20
1 1 3 3
5
3
2 5
2 5 3 4

样例 1 解释

上述输入数据所表示的类别关系如下图所示,同时各个类别的权重也标注在了图上。

img

对于归类于类别 5 的某个名词,按照上述询问策略,应当对于树上的每个节点,都计算 wδw_{\delta} 的值,对于类别 1 至 5,得到的 wδw_{\delta} 分别为:100、0、20、80、60。因此首先就类别 2 提问。由于类别 5 不属于类别 2 的后代类别,因此用户回答“否”,此时去除类别 2 和其全部后代类别,仅保留类别 1、3、4、5。对于剩下的类别,计算 wδw_{\delta} 的值,得到的 wδw_{\delta} 分别为:50、30、30、10。因此再就类别 5 提问。由于类别 5 就是被提问的名词所属类别,因此用户回答“是”,此时仅保留类别 5 和其全部后代类别。我们发现,这个时候,只剩下类别 5,因此算法结束。上述过程如下图所示:

img

对于归类于类别 3 的某个名词,按照上述询问策略,依次对类别 2、5 提问,过程与前述一致。但是由于类别 3 不属于类别 2 的后代类别,用户回答“否”,此时应当去掉类别 5 和其后代类别,仅保留类别 1、3、4。分别计算 wδw_{\delta} 得:30、10、10。此时应当选择编号较小的类别 3 提问。由于类别 3 就是被提问的名词所属类别,因此用户回答“是”,此时仅保留类别 3 和其全部后代类别。我们发现,这个时候,并非只剩下一个类别,因此算法还应继续进行。剩下的类别有 3、4,分别计算 wδw_{\delta} 得:20、0。因此再就类别 4 提问。由于类别 3 不属于类别 4 的后代类别,用户回答“否”,此时应当去掉类别 4 和其后代类别,仅保留类别 3。我们发现,这个时候,只剩下类别 3,因此算法结束。上述过程如下图所示:

img

子任务

20%20\% 的数据,各个类别的权重相等,且每个类别的上级类别都是根类别;

对另外 20%20\% 的数据,每个类别的权重相等,且每个类别至多有一个下级类别;

60%60\% 的数据,有 n100n \leq 100,且 m10m \leq 10

100%100\% 的数据,有 n2000n \leq 2000m100m \leq 100,且 wi107w_i \leq 10^7