分析

• 使用倍增法解决即可。

• 因为树中最多有四万个点，树的高度最多为四万，$\lfloor log(40000) \rfloor = 15, (2^{15}=32768)$，因此fa的第二维有0-15一共16个数，第二维需要设置为16。

• 这一题的处理方式是在线方式，即读取一个询问，处理一个询问。与此对应的是离线方式，即将所有询问读取完毕，一起进行处理，可以使用tarjan算法，对应题目是：AcWing 1171. 距离。

#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

const int N = 40010, M = N * 2;

int n, m;  // 节点数，询问数
int h[N], e[M], ne[M], idx;
int fa[N][16];
int depth[N];  // 节点深度，根节点深度规定为1, depth[0]规定为0
int q[N];  // bfs使用的队列

void add(int a, int b) {
    e[idx] = b, ne[idx] = h[a], h[a] = idx++;
}

// 负责预处理，求解fa和depth
void bfs(int root) {

    memset(depth, 0x3f, sizeof depth);
    depth[0] = 0;  // 设置哨兵
    depth[root] = 1;
    int hh = 0, tt = -1;
    q[++tt] = root;

    while (hh <= tt) {

        int t = q[hh++];

        for (int i = h[t]; ~i; i = ne[i]) {
            int j = e[i];
            if (depth[j] > depth[t] + 1) {
                depth[j] = depth[t] + 1;
                q[++tt] = j;

                fa[j][0] = t;
                for (int k = 1; k <= 15; k++)
                    fa[j][k] = fa[fa[j][k - 1]][k - 1];
            }
        }
    }
}

int lca(int a, int b) {

    if (depth[a] < depth[b]) swap(a, b);
    // 步骤1: a, b跳到同一层
    for (int k = 15; k >= 0; k--) 
        if (depth[fa[a][k]] >= depth[b])  // 哨兵起作用位置1
            a = fa[a][k];
    if (a == b) return a;
    // 步骤2: a, b跳到他们的最近公共祖先的下一层
    for (int k = 15; k >= 0; k--)
        if (fa[a][k] != fa[b][k]) {  // 哨兵起作用位置2
            a = fa[a][k];
            b = fa[b][k];
        }
    return fa[a][0];
}

int main() {

    scanf("%d", &n);
    memset(h, -1, sizeof h);
    int root = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int a, b;
        scanf("%d%d", &a, &b);
        if (b == -1) root = a;
        else add(a, b), add(b, a);
    }

    bfs(root);

    scanf("%d", &m);

    while (m--) {
        int a, b;
        scanf("%d%d", &a, &b);

        int p = lca(a, b);
        if (p == a) puts("1");
        else if (p == b) puts("2");
        else puts("0");
    }

    return 0;
}