問題
有向グラフとソース $s$。Dominator Tree を構築し、各クエリ $(u, v)$ について「$s$ から $v$ への全パスが必ず $u$ を通るか($u$ が $v$ の祖先か)」に答えよ。
制約
$2 \le N \le 10^5$
$1 \le M \le 3 \times 10^5$
$1 \le Q \le 10^5$
入出力例
入力例 1
6 7
1 2
1 3
2 4
3 4
4 5
2 6
3 6
1
3
1 5
2 5
3 5
出力例 1
Yes
No
No
ヒント (段階的開示)
ヒント1: 方向性
Lengauer-Tarjan で Dominator Tree を $O((N+M)\alpha(N))$ 構築。Euler Tour で祖先判定 $O(1)$。
ヒント2: アプローチ
DFS で前順番号 → 半 dominator (sdom) を Union-Find with compression で計算 → idom 確定。
ヒント3: 誘導
tin[u] <= tin[v] && tout[v] <= tout[u] で祖先判定。模範解答 (Python)
import sys
from collections import defaultdict
input = sys.stdin.readline
def solve():
sys.setrecursionlimit(300000)
N, M = map(int, input().split())
graph = defaultdict(list)
rgraph = defaultdict(list)
for _ in range(M):
u, v = map(int, input().split())
u -= 1; v -= 1
graph[u].append(v); rgraph[v].append(u)
s = int(input()) - 1
n = N
parent = [-1] * n
semi = [-1] * n
vertex = []
label = list(range(n))
ancestor = [-1] * n
idom = [-1] * n
bucket = defaultdict(list)
visited = [False] * n
stack = [(s, -1)]
while stack:
v, p = stack.pop()
if visited[v]: continue
visited[v] = True
semi[v] = len(vertex)
vertex.append(v)
parent[v] = p
for u in graph[v]:
if not visited[u]:
stack.append((u, v))
def compress(v):
if ancestor[ancestor[v]] != -1:
compress(ancestor[v])
if semi[label[ancestor[v]]] < semi[label[v]]:
label[v] = label[ancestor[v]]
ancestor[v] = ancestor[ancestor[v]]
def eval_node(v):
if ancestor[v] == -1: return v
compress(v); return label[v]
for i in range(len(vertex) - 1, 0, -1):
w = vertex[i]
for v in rgraph[w]:
if semi[v] == -1: continue
u = eval_node(v)
if semi[u] < semi[w]:
semi[w] = semi[u]
bucket[vertex[semi[w]]].append(w)
ancestor[w] = parent[w]
pw = parent[w]
for v in bucket[pw]:
u = eval_node(v)
idom[v] = u if semi[u] < semi[v] else pw
bucket[pw].clear()
for i in range(1, len(vertex)):
w = vertex[i]
if idom[w] != vertex[semi[w]]:
idom[w] = idom[idom[w]]
idom[s] = s
dtree = defaultdict(list)
for v in range(n):
if v != s and idom[v] != -1:
dtree[idom[v]].append(v)
tin = [-1] * n; tout = [-1] * n
timer = [0]
stack = [(s, False)]
while stack:
v, leaving = stack.pop()
if leaving:
tout[v] = timer[0]; timer[0] += 1
else:
tin[v] = timer[0]; timer[0] += 1
stack.append((v, True))
for u in dtree[v]:
stack.append((u, False))
def is_ancestor(u, v):
if tin[u] == -1 or tin[v] == -1: return False
return tin[u] <= tin[v] and tout[v] <= tout[u]
Q = int(input())
results = []
for _ in range(Q):
a, b = map(int, input().split())
results.append("Yes" if is_ancestor(a - 1, b - 1) else "No")
print('\n'.join(results))
solve()
Step-by-Step 解説
1Lengauer-Tarjan 概要
DFS 木を作り各頂点の半 dominator (sdom) を計算。sdom(v) は DFS 番号最小の頂点 u であって、u→...→v の中間 DFS 番号が全て v より大きいもの。
DFS 木を作り各頂点の半 dominator (sdom) を計算。sdom(v) は DFS 番号最小の頂点 u であって、u→...→v の中間 DFS 番号が全て v より大きいもの。
2Union-Find with compression
eval_node(v) で先祖中 sdom 最小のラベルを取得。3idom の確定
2 パス: 一旦バケット処理、次に
2 パス: 一旦バケット処理、次に
idom[idom[w]] に更新。4Euler Tour で祖先判定
tin/tout で $O(1)$ 判定。よくあるミス
| ミス | 原因 | 正しい書き方 |
|---|---|---|
| 到達不能頂点の扱い | semi が -1 | if semi[v] == -1: continue |
| idom 2 パス省略 | 不正な idom | 必ず if idom[w] != vertex[semi[w]] チェック |
| 再帰深度超過 | compress 再帰 | setrecursionlimit 増やす |
次のステップ
- Dominator Tree 上の部分木 DP(最大独立集合など)