【LeetCode】685. Redundant Connection II

本文探讨了如何从一个有向图中移除一条边,使其恢复为一棵树。通过分析节点的入度来确定根节点,进而找到并移除多余的边。

In this problem, a rooted tree is a directed graph such that, there is exactly one node (the root) for which all other nodes are descendants of this node, plus every node has exactly one parent, except for the root node which has no parents.

The given input is a directed graph that started as a rooted tree with N nodes (with distinct values 1, 2, …, N), with one additional directed edge added. The added edge has two different vertices chosen from 1 to N, and was not an edge that already existed.

The resulting graph is given as a 2D-array of edges. Each element of edges is a pair [u, v] that represents a directed edge connecting nodes u and v, where u is a parent of child v.

Return an edge that can be removed so that the resulting graph is a rooted tree of N nodes. If there are multiple answers, return the answer that occurs last in the given 2D-array.

Example 1:

Input: [[1,2], [1,3], [2,3]]
Output: [2,3]
Explanation: The given directed graph will be like this:
   1
  / \
 v  v
 2 -->3

Example 2:

Input: [[1,2], [2,3], [3,4], [4,1], [1,5]]
Output: [4,1]
Explanation: The given directed graph will be like this:
5 <- 1 -> 2
  ^  |
  |  v
  4 <- 3

Note:

  • The size of the input 2D-array will be between 3 and 1000.
  • Every integer represented in the 2D-array will be between 1 and N, where N is the size of the input array.\

0、题目分析

题目中定义的树,是指有一个根节点,并且除了根节点外的其他节点都只有一个父节点的有向图

题目要求我们删掉给定的有向图的一条边,使得这个有向图成为一颗树

1、算法实现

那么最简单直接的思路就是每次删除一条边,对根节点进行一次DFS,如果能够遍历完所有节点,就说明这条边应该被删除,因为如果多了这条边,那么这棵树的某个节点就会多一个父节点,就不是题目要求的树了

问题在于如何找到根节点,我们可以计算每个节点的入度:

入度为0的节点就一定是根节点了;

如果没有入度为0的节点,那么所有节点的入度一定都为1;

因为一颗N个节点的树只有N-1条边,再加一条边的话,要么使根节点入度为1,要么使某个子节点入度为2,前一种情况则使所有节点入度为1

然后我们每次删除一条边,再对入度为0的节点进行一次dfs,没有入度为0的节点的时候,就对这条被删除的边指向的节点进行一次dfs,即若被删除的边为e:u–>v,对v进行dfs遍历,因为所有节点入度都为1,删除e之后,v的入度就变为0,也就成为了根节点

我们还可以把删除的边筛选一下,减少我们的算法复杂度,回到我们上面说的,一棵树再加一条边,要么使根节点入度为1,要么使某个子节点入度为2,前一种情况我们已经考虑完,后一种情况可以作为有根节点时边的筛选条件,即被删除的边指向的节点入度一定为2,举例来说就是e:u–>v,如果v的入度不为2,那么这条边就不能被删除,这样就省下了一次对根节点的dfs

2、代码实现

class Solution {
public:
    vector<int> findRedundantDirectedConnection(vector<vector<int>>& edges) {
      vector<vector<int>> graph(1001);
      vector<int> indegree(1001, 0);
      
      int nodeNum = 0;
      for(auto edge : edges) {
        graph[edge[0]].push_back(edge[1]);
        indegree[edge[1]]++;
        if(nodeNum < edge[0]) {
          nodeNum = edge[0];
        }
        if(nodeNum < edge[1]) {
          nodeNum = edge[1];
        }
      }

      int root = 0;
      for(int i = 1; i <= nodeNum; i++) {
        if(indegree[i] == 0) {
          root = i;
        }
      }
      for(int i = edges.size() - 1; i >= 0; i--) {
        vector<int> edge = edges[i];
        vector<bool> visited(1000, false);
          
        int num = 0;
        if(root != 0) {
          if(indegree[edge[1]] != 2) {
              continue;
          }
          dfs(graph, root, visited, num, edge[0], edge[1]);
        } else {
          dfs(graph, edge[1], visited, num, edge[0], edge[1]);
        }
        if(num == nodeNum) {
          return edge;
        }
        
      }
    }

    void dfs(vector<vector<int>> &graph, int node, vector<bool> &visited, int & num, int edge1, int edge2) {
      visited[node] = true;
      num++;
      for(auto i : graph[node]) {
        if(edge1 == node && i == edge2) {
            continue;
        }
        if(visited[i] == false) {
          dfs(graph, i, visited, num, edge1, edge2);
        }
      }
      return;
    }
};
### 如何在 VSCode 中安装和配置 LeetCode 插件以及 Node.js 运行环境 #### 安装 LeetCode 插件 在 VSCode 的扩展市场中搜索 `leetcode`,找到官方提供的插件并点击 **Install** 按钮进行安装[^1]。如果已经安装过该插件,则无需重复操作。 #### 下载与安装 Node.js 由于 LeetCode 插件依赖于 Node.js 环境,因此需要下载并安装 Node.js。访问官方网站 https://nodejs.org/en/ 并选择适合当前系统的版本(推荐使用 LTS 版本)。按照向导完成安装流程后,需确认 Node.js 是否成功安装到系统环境中[^2]。 可以通过命令行运行以下代码来验证: ```bash node -v npm -v ``` 上述命令应返回对应的 Node.js 和 npm 的版本号。如果没有正常返回版本信息,则可能未正确配置环境变量。 #### 解决环境路径问题 即使完成了 Node.js 的安装,仍可能出现类似 “LeetCode extension needs Node.js installed in environment path” 或者 “command ‘leetcode.toggleLeetCodeCn’ not found” 的错误提示[^3]。这通常是因为 VSCode 未能识别全局的 Node.js 路径或者本地安装的 nvm 默认版本未被正确加载[^4]。 解决方法如下: 1. 手动指定 Node.js 可执行文件的位置 在 VSCode 设置界面中输入关键词 `leetcode`,定位至选项 **Node Path**,将其值设为实际的 Node.js 安装目录下的 `node.exe` 文件位置。例如:`C:\Program Files\nodejs\node.exe`。 2. 使用 NVM 用户管理工具调整默认版本 如果通过 nvm 工具切换了不同的 Node.js 版本,请确保设置了默认使用的版本号。可通过以下指令实现: ```bash nvm alias default <version> ``` 重新启动 VSCode 后测试功能键是否恢复正常工作状态。 --- #### 配置常用刷题语言 最后一步是在 VSCode 设置面板中的 LeetCode 插件部分定义个人习惯采用的主要编程语言作为默认提交方式之一。这样可以减少频繁修改编码风格的时间成本。 --- ### 总结 综上所述,要在 VSCode 上顺利启用 LeetCode 插件及其关联服务,除了基本插件本身外还需额外准备支持性的后台框架——即 Node.js 应用程序引擎;同时针对特定场景下产生的兼容性障碍采取针对性措施加以修正即可达成目标[^3]。
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