1483. 树节点的第 K 个祖先折半/倍增-CFANZ编程社区

1483. 树节点的第 K 个祖先

给你一棵树，树上有 n 个节点，按从 0 到 n-1 编号。树以父节点数组的形式给出，其中 parent[i] 是节点 i 的父节点。树的根节点是编号为 0 的节点。

树节点的第 k 个祖先节点是从该节点到根节点路径上的第 k 个节点。

实现 TreeAncestor 类：

TreeAncestor（int n， int[] parent） 对树和父数组中的节点数初始化对象。
getKthAncestor(int node, int k) 返回节点node 的第k 个祖先节点。如果不存在这样的祖先节点，返回-1 。

示例 1：

1483. 树节点的第 K 个祖先折半/倍增_sql

输入： ["TreeAncestor","getKthAncestor","getKthAncestor","getKthAncestor"] [[7,[-1,0,0,1,1,2,2]],[3,1],[5,2],[6,3]] 输出： [null,1,0,-1] 解释： TreeAncestor treeAncestor = new TreeAncestor(7, [-1, 0, 0, 1, 1, 2, 2]); treeAncestor.getKthAncestor(3, 1); // 返回 1 ，它是 3 的父节点 treeAncestor.getKthAncestor(5, 2); // 返回 0 ，它是 5 的祖父节点 treeAncestor.getKthAncestor(6, 3); // 返回 -1 因为不存在满足要求的祖先节点

提示：

1 <= k <= n <= 5 * 1e4
parent[0] == -1 表示编号为0 的节点是根节点。
对于所有的0 < i < n ，0 <= parent[i] < n 总成立
0 <= node < n
至多查询5 * 1e4 次

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/kth-ancestor-of-a-tree-node
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做题结果

成功，根据经验想了折半法，倍增是从题解区学到的

方法1：折半

1. 大概50000的范围，n方取1e8，存不下

2. 不存直接找，最坏 n*5e4,时间超

3. 那可以平均一下，2个0分给内存，2个0分给查找，那么，存前100个k就行了，内存和查找耗时就都变为1e6，一定可以通过

class TreeAncestor {
        int n;
        int[] parent;
        int[] colors;
        int[][] parentK;
        public TreeAncestor(int n, int[] parent) {
            this.n = n;
            this.parent = parent;
            parentK = new int[n][101];
            for(int i = 0; i < n; i++){
                Arrays.fill(parentK[i],-1);
            }

            for(int i = 0; i < n; i++){
                for(int curr = i,j = 0; j <= 100&&curr!=-1; j++){
                    parentK[i][j]=curr;
                    curr = parent[curr];
                }
            }

        }

        public int getKthAncestor(int node, int k) {
            if(node == -1) return -1;
            if(k>100) return getKthAncestor(parentK[node][100],k-100);
            return parentK[node][k];
        }
    }

方法2：倍增（新学）

参考：力扣在逐渐把 ACM 模板题搬上来，这个问题是 Binary Lifting

假设k=3,那么k=2e0+2e1,也就是可以通过两个二进制求和得到，那么对于任意一个 int 类型的k,都可以将它分为2进制次数相加。也就是平均分到 17个格子里，分别代表一个二进制数位即可实现在logn时间内找到所有的k

1. 默认-1,0层是自己，1层是parent[i]

2. 对于dp[i][j]=dp[dp[i][j-1]][j],也就是走4步等于走2步再走2步，j代表走 (1<<j)位的父节点找到的元素。特别地，如果走到-1，则再往上也是-1.这种情况处理为 dp[0][j-1]，0节点是根节点，它的任意非0层父节点必然为-1

3. 查找，分解二进制的每一位向前搜索，比如10=2e3+2e2

class TreeAncestor {
        int n;
        int[] colors;
        int[][] parentK;
    public TreeAncestor(int n, int[] parent) {
        this.n = n;
        parentK = new int[n][18];
        for(int i = 0; i < n;i++){
            Arrays.fill(parentK[i],-1);
        }

        for(int i = 0; i < n; i++){
            parentK[i][0] = i;
            parentK[i][1] = parent[i];
        }

        for(int j = 2; j < 17; j++){
            for(int i = 0; i < n; i++){
                parentK[i][j] = parentK[Math.max(parentK[i][j-1],0)][j-1];
            }
        }
    }
    
    public int getKthAncestor(int node, int k) {
        for(int i = 0; i < 18&&node!=-1; i++){
            if(((1<<i)&k)>0){
                node = parentK[node][i+1];
            }
        }
        
        return node;
    }
}