Is It A Tree?

本文介绍了一种使用并查集来判断一组节点连接是否构成有效树结构的算法,并提供了详细的实现代码。

A tree is a well-known data structure that is either empty (null, void, nothing) or is a set of one or more nodes connected by directed edges between nodes satisfying the following properties. 

There is exactly one node, called the root, to which no directed edges point. 
Every node except the root has exactly one edge pointing to it. 
There is a unique sequence of directed edges from the root to each node. 
For example, consider the illustrations below, in which nodes are represented by circles and edges are represented by lines with arrowheads. The first two of these are trees, but the last is not. 


In this problem you will be given several descriptions of collections of nodes connected by directed edges. For each of these you are to determine if the collection satisfies the definition of a tree or not.

Input

The input will consist of a sequence of descriptions (test cases) followed by a pair of negative integers. Each test case will consist of a sequence of edge descriptions followed by a pair of zeroes Each edge description will consist of a pair of integers; the first integer identifies the node from which the edge begins, and the second integer identifies the node to which the edge is directed. Node numbers will always be greater than zero.

Output

For each test case display the line "Case k is a tree." or the line "Case k is not a tree.", where k corresponds to the test case number (they are sequentially numbered starting with 1).

Sample Input

6 8  5 3  5 2  6 4
5 6  0 0

8 1  7 3  6 2  8 9  7 5
7 4  7 8  7 6  0 0

3 8  6 8  6 4
5 3  5 6  5 2  0 0
-1 -1

Sample Output

Case 1 is a tree.
Case 2 is a tree.
Case 3 is not a tree.

题意:给出几组测试数据(以-1 -1结束),每组测试数据有几组数a,b(以0 0结束)表示从a,b相连,问能否构成·一个树,构成树的条件为   1.只有一个节点,称为根节点,没有定向边指向它    2.除了根节点外,每个节点都有一条指向它的边    3.从根到每个节点有一个独特的有向边序列。

注意:当树是空的时候也是满足条件的一种情况。

思路:这个题读过题后明白可以用并查集做,对于第一个条件 意思就是 只能有一个祖先,对应第三个条件,它的意思就是从一个点到另一个点只能有一条唯一路径,在实现的时候对输入的a,b,在a,b祖先不同时进行一个合并,使他们有相同祖先,然后接着输入,在每一次输入之后都要进行一个if (getf(a)==getf(b))的判断,如果相等说明之前从a到b已经有一条路径了,这个已经是第二条了,所以不能满足条件,在满足第三个条件的情况下最后判断一下有多少个祖先,如果多与一个不满足条件。代码如下:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int f[100005],book[100005],a[100005],b[100005],m,flag,k;
int getf(int v)
{
    if(f[v]==v)
        return v;
    else
    {
        f[v]=getf(f[v]);
        return f[v];
    }
}
void merge(int u,int v)
{
    int t1,t2;
    t1=getf(u);
    t2=getf(v);
    if(t1!=t2)
        f[t2]=t1;
}
int main()
{
    int i,x,y,l,p=1;
    while(~scanf("%d %d",&a[0],&b[0])&&(a[0]!=-1||b[0]!=-1))
    {
        if(a[0]==0&&b[0]==0)
        {
             printf("Case %d is a tree.\n",p++);
        continue;
        }
        memset(book,0,sizeof(book));
        for(i=1; i<=100005; i++)
            f[i]=i;
        l=1;
        m=1;
        flag=1;
        k=0;
        while(1)
        {
            scanf("%d %d",&x,&y);
            if(x==0&&y==0)
                break;
            else
            {
                m++;
                a[l]=x;
                b[l]=y;
                l++;
            }
        }
        for(i=0; i<l; i++)
        {
            if(book[a[i]]==0)
            {
                k++;
                book[a[i]]=1;
            }
            if(book[b[i]]==0)
            {
                book[b[i]]=1;
                k++;
            }
        }
        for(i=0; i<l; i++)
        {
            if(getf(a[i])==getf(b[i]))
            {
                flag=0;
                break;
            }
            else
                merge(a[i],b[i]);
        }
        if(flag==1)
        {
            int sum=0;
            for(i=1; i<=100005; i++)
            {
                if(book[i]==1)
                {
                    if(f[i]==i)
                        sum++;
                }
            }
        if(sum>1)
            flag=0;
        }
        if(flag==0)
        printf("Case %d is not a tree.\n",p++);
        else
            printf("Case %d is a tree.\n",p++);
    }
    return 0;
}

 

在构建树数据结构时,需要根据具体的编程语言和需求选择合适的方式。以下是一个通用的指导原则和示例。 ### 使用泛型实现二叉树(C#) 下面的代码演示了如何使用泛型在 C# 中实现一个简单的二叉树节点类: ```csharp public class TreeNode<T> { public T Data { get; set; } public TreeNode<T> Left { get; set; } public TreeNode<T> Right { get; set; } public TreeNode(T data) { Data = data; Left = null; Right = null; } } ``` 通过上述 `TreeNode<T>` 类,可以创建任意类型的二叉树节点,并为每个节点分配左右子节点[^1]。 ### 构建完整的二叉树 为了构建一棵完整的二叉树,通常需要定义一个根节点,并逐步插入新的节点。插入节点的方式取决于具体的应用场景,例如可以按照特定规则(如排序二叉树、平衡二叉树等)进行插入。 以下是一个简单的 C++ 示例,展示了一个基本的二叉树节点定义以及如何创建树: ```cpp struct TreeNode { int val; TreeNode* left; TreeNode* right; TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} }; // 创建一个新的树节点 TreeNode* createNode(int value) { return new TreeNode(value); } // 插入新节点到树中 void insert(TreeNode*& root, int value) { if (root == nullptr) { root = createNode(value); } else if (value <= root->val) { insert(root->left, value); } else { insert(root->right, value); } } ``` 在这个例子中,`insert` 函数负责将新值插入到适当的位置,使得左子树的所有值小于当前节点,右子树的所有值大于当前节点[^2]。 ### 其他树结构 除了二叉树之外,还可以实现其他类型的树结构,比如多叉树(每个节点可以有多个子节点)、红黑树、AVL 树、B 树等。这些高级树结构通常用于优化特定操作的时间复杂度,例如查找、插入和删除等。 #### 示例:DOM 文档中的树结构导航 在 Web 开发中,文档对象模型 (DOM) 本质上也是一种树结构。以下 JavaScript 示例展示了如何遍历 HTML 表格并更改其背景颜色: ```javascript function changeBackgroundColor(tableId) { var table = document.getElementById(tableId); for (var i = 0; i < table.rows.length; i++) { for (var j = 0; j < table.rows[i].cells.length; j++) { table.rows[i].cells[j].style.backgroundColor = "#FF5733"; } } } ``` 这段代码利用了 DOM 的树状结构来访问表格的每一行和单元格,并修改它们的样式属性[^3]。 ### 总结 构建树数据结构的过程包括以下几个关键步骤: 1. 定义树节点的数据结构。 2. 实现插入、删除或查找等功能的方法。 3. 根据需求调整树的行为,例如是否保持有序或平衡。 不同的编程语言提供了不同的方式来实现这些功能,但核心思想是相似的。 ---
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