祖孙询问

给定一棵包含 n 个节点的有根无向树，节点编号互不相同，但不一定是 1∼n。

有 m 个询问，每个询问给出了一对节点的编号 x 和 y，询问 x 与 y 的祖孙关系。

输入格式

输入第一行包括一个整数 表示节点个数；

接下来 n 行每行一对整数 a 和 b，表示 a和 b 之间有一条无向边。如果 b是 −1，那么 a 就是树的根；

第 n+2 行是一个整数 m 表示询问个数；

接下来 m 行，每行两个不同的正整数 x 和 y，表示一个询问。

输出格式

对于每一个询问，若 x 是 y 的祖先则输出 1，若 y 是 x 的祖先则输出 2，否则输出 0。

数据范围

1≤n,m≤4×10^4
1≤每个节点的编号≤4×10^4

输入样例：

10
234 -1
12 234
13 234
14 234
15 234
16 234
17 234
18 234
19 234
233 19
5
234 233
233 12
233 13
233 15
233 19

输出样例：

1
0
0
0
2

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#include<queue>
using namespace std;
const int N=4e4+10,M=2*N;
int h[N],e[M],ne[M],idx;
int fa[N][16];
int depth[N];
int n,m;
void add(int a,int b)
{
    e[idx]=b;
    ne[idx]=h[a];
    h[a]=idx++;
}
void bfs(int root)
{
    memset(depth,0x3f,sizeof depth);
    depth[0]=0;//哨兵
    depth[root]=1;//根节点深度为1
    queue<int>q;
    q.push(root);
    //宽搜
    while(q.size())
    {
        int t=q.front();
        q.pop();
        //遍历下一层
        for(int i=h[t];i!=-1;i=ne[i])
        {
            int j=e[i];
            //此时还没有更新
            if(depth[j]>depth[t]+1)//depth[j]==0x3f3f3f3f
            {
                //深度加一
                depth[j]=depth[t]+1;
                q.push(j);
                //跳一层是j的父节点 2^0
                fa[j][0]=t;
                 /*
                i  →  mid  →  t
                  2^j-1  2^j-1
                  f[i][j-1] f[i][j]
                mid = f[i][j-1]  
                t = f[i][j]
                则f[i][j] = f[mid][j-1] = f[f[i][j-1]][j-1]
                */
                for(int k=1;k<=15;k++)
                {
                    fa[j][k]=fa[fa[j][k-1]][k-1];
                }
                 /*
                举个例子理解超过根节点是怎么超过的
                因为我们没有对根节点fa[1][0]赋值,那么fa[1][0] = 0;
                    1
                   / \
                  2   3 
                fa[1][0] = 0;
                fa[2][0] = 1;
                fa[2][1] = fa[fa[2][0]][0] = fa[1][0] = 0;
                */
            }
        }
    }
}
int lca(int a,int b)
{
     // 为方便处理 当a在b上面时 把a b 互换 
    if(depth[a]<depth[b]) swap(a,b);
    for(int k=15;k>=0;k--)
    {
        //当a跳完2^k依然在b下面 我们就一直跳
        //二进制拼凑法 
        if(depth[fa[a][k]]>depth[b])
        {
            //更新跳
            a=fa[a][k];
        }
    }
    //如果跳到了b 判断一下 是否跳到了b
    if(a==b) return a;
    for(int k=15;k>=0;k--)
    {
     // 假如a,b都跳出根节点,fa[a][k]==fa[b][k]==0 不符合更新条件
        if(fa[a][k]!=fa[a][k])
        {
            a=fa[a][k];
            b=fa[a][k];
        }
    }
    //循环结束 到达lca下一层
    //lca(a,b) = 再往上跳1步即可
    return fa[a][0];
}
int main()
{
    cin>>n;
    //初始化头节点
    memset(h,-1,sizeof h);
    int root=0;
    while(n--)
    {
        //建图
        int a,b;cin>>a>>b;
        if(b==-1) root=a;
        else 
        {
            add(a,b);
            add(b,a);
        }
    }
    //建depth[N] fa[N][15]
    bfs(root);
    cin>>m;
    while(m--)
    {
        int a,b;cin>>a>>b;
        int num=lca(a,b);
        if(num==a) cout<<"1"<<endl;
        else if(num==b) cout<<"2"<<endl;
        else cout<<"0"<<endl;
    }
    return 0;
}