[Toph] Jontrona of Liakot

Author            : Dipu Kumar Mohanto 
                    CSE, Batch - 6
                    BRUR.
Problem Statement : Jontrona of Liakot
Source            : Toph.co
Category          : Data Structure, Graph Theory, Tree
Algorithm         : Persistent Trie
Verdict           : Accepted

#include "bits/stdc++.h"  
  
using namespace std;  
  
#define ll           long long int  
#define endl         '\n'  
  
static const int maxn = 2e5 + 5;  
static const int maxp = 6e6 + 6;  
  
struct Node  
{  
      int st;  
      int lchild;  
      int rchild;  
      Node(int st = 0, int lchild = 0, int rchild = 0)  
            : st(st)  
            , lchild(lchild)  
            , rchild(rchild) {}  
} Tree[maxp];  
  
int version[maxn];  
int NODES;  
  
int update(int root, int pos, int val)  
{  
      int newNode = ++NODES;  
      Tree[newNode] = Tree[root];  
      if (pos < 0)  
      {  
            Tree[newNode].st += 1;  
            return newNode;  
      }  
      int bit = (bool)(val & (1 << pos));  
      if (bit == 0) Tree[newNode].lchild = update(Tree[newNode].lchild, pos - 1, val);  
      else Tree[newNode].rchild = update(Tree[newNode].rchild, pos - 1, val);  
      Tree[newNode].st = Tree[ Tree[newNode].lchild ].st + Tree[ Tree[newNode].rchild ].st;  
      return newNode;  
}  
  
int kth(int root1, int root2, int root3, int root4, int pos, int k, int xor_val)  
{  
      if (pos < 0) return 0;  
      bool bit = (bool)(xor_val & (1 << pos));  
      int bad = 0;  
      if (bit == 0)  
      {  
            bad = Tree[ Tree[root4].lchild ].st - Tree[ Tree[root1].lchild ].st -  
                  Tree[ Tree[root3].lchild ].st + Tree[ Tree[root2].lchild ].st;  
            if (bad < k) return (1 << pos) + kth(Tree[root1].rchild, Tree[root2].rchild, Tree[root3].rchild, Tree[root4].rchild, pos - 1, k - bad, xor_val);  
            else return kth(Tree[root1].lchild, Tree[root2].lchild, Tree[root3].lchild, Tree[root4].lchild, pos - 1, k, xor_val);  
      }  
      else  
      {  
            bad = Tree[ Tree[root4].rchild ].st - Tree[ Tree[root1].rchild ].st -  
                  Tree[ Tree[root3].rchild ].st + Tree[ Tree[root2].rchild ].st;  
            if (bad < k) return (1 << pos) + kth(Tree[root1].lchild, Tree[root2].lchild, Tree[root3].lchild, Tree[root4].lchild, pos - 1, k - bad, xor_val);  
            else kth(Tree[root1].rchild, Tree[root2].rchild, Tree[root3].rchild, Tree[root4].rchild, pos - 1, k, xor_val);  
      }  
}  
  
vector < vector <int> > graph;  
int in[maxn];  
int out[maxn];  
int which[maxn];  
int dfsTime;  
  
void dfs(int u = 1, int p = -1)  
{  
      in[u] = ++dfsTime;  
      which[dfsTime] = u;  
      for (int v : graph[u])  
      {  
            if (v == p) continue;  
            dfs(v, u);  
      }  
      out[u] = dfsTime;  
}  
  
int arr[maxn];  
  
signed main()  
{  
      ios_base::sync_with_stdio(false);  
      cin.tie(nullptr);  
      cout.tie(nullptr);  
  
      #ifndef ONLINE_JUDGE  
            freopen("in.txt", "r", stdin);  
      #endif // ONLINE_JUDGE  
  
      int n, q;  
      cin >> n >> q;  
      for (int i = 1; i <= n; i++) cin >> arr[i];  
      graph.resize(n + 1);  
      for (int e = 1; e < n; e++)  
      {  
            int u, v;  
            cin >> u >> v;  
            graph[u].push_back(v);  
            graph[v].push_back(u);  
      }  
      dfs();  
      for (int i = 1; i <= n; i++) version[i] = update(version[i - 1], 30, arr[ which[i] ]);  
      while (q--)  
      {  
            int u, v, z, k;  
            cin >> u >> v >> z >> k;  
            int root1 = version[ in[u] - 1 ];  
            int root2 = version[ in[v] - 1 ];  
            int root3 = version[ out[v] ];  
            int root4 = version[ out[u] ];  
            int sze = out[u] - in[u] + 1 - (out[v] - in[v] + 1);  
            if (sze < k)  
            {  
                  cout << "-1" << endl;  
            }  
            else  
            {  
                  int ans = kth(root1, root2, root3, root4, 30, k, z);  
                  cout << ans << endl;  
            }  
      }  
}