$\newcommand{\O}{\mathrm{O}}$ My Algorithm : kopricky アルゴリズムライブラリ

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Fully Retroactive Union Find

コードについての説明(個人的メモ)

fully retroactive union find の実装である. fully retroactive とは過去のすべてのバージョンについて参照および更新ができるデータ構造である. 完全永続のように聞こえるが, 完全永続は過去のバージョンを更新した際にその更新を行わなかった世界と更新を行う世界を同時に保持するが, fully retroactive の方は更新を行った場合の $1$ つの世界のみを保持するという違いがある(更新は不可逆操作となる). 完全永続において更新は枝の分岐で表されるのに対して, fully retroactive において更新は過去の時刻での枝の挿入で表され, 常にバージョンは $1$ 本のパスをなす.
ちなみに partial retroactive は過去のすべてのバージョンの更新及び現在のバージョンの参照ができるデータ構造のことを言う.

(関数)
unite$(id1, id2, \_ time)$ : 時刻 $\_ time$ において $id1$ と $id2$ を同じ連結成分にする(意味のある unite がなされたかどうか(true / false) を返す).
same$(id1, id2, \_ time)$ : 時刻 $\_ time$ の直後において $id1$ と $id2$ が同じ連結成分に入っているかを判定する.

時間計算量: ならし $\O (\log n)$

コード

template<typename T> class LinkCutTree {
public:
    inline static T opr1(const T arg1, const T arg2){
        return max(arg1, arg2);
    }
    struct node {
        int id, al_id;
        T val, al;
        node *left, *right, *par;
        bool rev;
        node(){}
        node(int _id, T _val) : id(_id), al_id(_id), val(_val), al(_val),
            left(nullptr), right(nullptr), par(nullptr), rev(false){}
        inline bool isRoot() const {
            return (!par) || (par->left != this && par->right != this);
        }
        void push(){
            if(!rev) return;
            swap(left, right);
            if(left) left->rev = !(left->rev);
            if(right) right->rev = !(right->rev);
            rev = false;
        }
        void eval(){
            al_id = id, al = val;
            if(left){
                left->push();
                if(al < left->al){
                    al = left->al, al_id = left->al_id;
                }
            }
            if(right){
                right->push();
                if(al < right->al){
                    al = right->al, al_id = right->al_id;
                }
            }
        }
    };

private:
    void rotate(node* u, bool right){
        node *p = u->par, *g = p->par;
        if(right){
            if((p->left = u->right)) u->right->par = p;
            u->right = p, p->par = u;
        }else{
            if((p->right = u->left)) u->left->par = p;
            u->left = p, p->par = u;
        }
        p->eval(), u->eval(), u->par = g;
        if(!g) return;
        if(g->left == p) g->left = u;
        if(g->right == p) g->right = u;
        g->eval();
    }
    void splay(node* u){
        while(!(u->isRoot())){
            node *p = u->par, *gp = p->par;
            if(p->isRoot()){ // zig
                p->push(), u->push();
                rotate(u, (u == p->left));
            }else{
                gp->push(), p->push(), u->push();
                bool flag = (u == p->left);
                if((u == p->left) == (p == gp->left)){
                    rotate(p, flag), rotate(u, flag);
                }else{
                    rotate(u, flag), rotate(u, !flag);
                }
            }
        }
        u->push();
    }
    node* access(node* u){
        node* last = nullptr;
        for(node* v = u; v; v = v->par){
            splay(v);
            v->right = last;
            v->eval();
            last = v;
        }
        splay(u);
        return last;
    }
    void evert(node* u){
        access(u);
        u->rev = !(u->rev), u->push();
    }
    bool connected(node* u, node* v){
        access(u), access(v);
        return u->par;
    }
    void link(node* u, node* v){
        evert(u), u->par = v;
    }
    void cut(node* u){
        access(u);
        u->left->par = nullptr, u->left = nullptr, u->eval();
    }
    void cut(node* u, node* v){
        access(u), access(v);
        if(u->isRoot()) u->par = nullptr;
        else v->left->par = nullptr, v->left = nullptr, v->eval();
    }
    pair<T, int> query(node* u, node* v){
        evert(u), access(v);
        return make_pair(v->al, v->al_id);
    }
public:
    node** arr;
    LinkCutTree(int node_size){
        arr = new node*[node_size];
        for(int i = 0; i < node_size; i++){
            arr[i] = new node(-1, numeric_limits<T>::min());
        }
    }
    static node *make_node(){ return new node(); }
    bool connected(int id1, int id2){ return connected(arr[id1], arr[id2]); }
    void link(int ver_id, node *edge){ return link(arr[ver_id], edge); }
    void cut(int ver_id, node *edge){ return cut(arr[ver_id], edge); }
    pair<T, int> query(int id1, int id2){ return query(arr[id1], arr[id2]); }
};

class RetroactiveUnionFind {
private:
    const unsigned int V;
    LinkCutTree<int> lc;
    vector<LinkCutTree<int>::node> edge;
    vector<pair<int, int> > nodes;
    unsigned int cur_pos;

public:
    RetroactiveUnionFind(unsigned int node_size)
     : V(node_size), lc(V), edge(V - 1), nodes(V - 1), cur_pos(0u){}
    bool unite(const int id1, const int id2, int _time){
        unsigned int pos = cur_pos;
        if(cur_pos == V - 1 || lc.connected(id1, id2)){
            auto res = lc.query(id1, id2);
            if(res.first <= _time) return false;
            pair<int, int> p = nodes[pos = res.second];
            lc.cut(p.first, &edge[pos]), lc.cut(p.second, &edge[pos]);
        }else{
            ++cur_pos;
        }
        edge[pos] = LinkCutTree<int>::node(pos, _time);
        lc.link(id1, &edge[pos]), lc.link(id2, &edge[pos]);
        nodes[pos] = {id1, id2};
        return true;
    }
    bool same(const int id1, const int id2, int _time){
        if(!lc.connected(id1, id2)) return false;
        return lc.query(id1, id2).first <= _time;
    }
};

verify 用の問題

Atcoder : Union Sets 提出コード(更新が常に最新のバージョンに起きる場合のみの verify)