leetcode 685. 冗余连接 II

本文介绍了一种算法,用于检测并移除图中的冗余有向连接,确保图成为一棵树。通过分析节点的入度和出度,判断是否存在闭环或节点入度大于2的情况,并提供了详细的代码实现。

分析

分为两种情况

  1. [[1,2], [2,3], [3,4], [4,1], [1,5]] 只有一个闭环不符合要求
  2. [[1,5],[3,2],[2,4],[4,5],[5,3]] 有一个节点入度为2。

定义两个数组 u,v分别表示每一个节点的入度和出度,当目前分析的边的两个节点都已经分析过了,即:((u[a] > 0 && v[b] > 0) || (u[b] > 0 && v[a] > 0) || (u[a] > 0 && u[b] > 0) || (v[a] > 0 && v[b] > 0))a,b为当前边的两个节点。记下这个边。

if((u[a] > 0 && v[b] > 0) || (u[b] > 0 && v[a] > 0) || (u[a] > 0 && u[b] > 0) || (v[a] > 0 && v[b] > 0)){
	k = i;
}

然后寻找入度为2的边,如果找到为第二种情况,没有找到为第一种情况。

  1. 没有找到,那么就是记录的最后一条边。
re.push_back(edges[k][0]);
re.push_back(edges[k][1]);
return re;
  1. 找到了。分别判断去除一条边是否符合要求。
    应该先判断第二条边,再判断第一条边,这样可以返回最后出现在给定二维数组的答案
if(pd(edges,m) == 0){
    re.push_back(edges[m][0]);
    re.push_back(edges[m][1]);
    return re;
}
else if(pd(edges,n) == 0) {
    re.push_back(edges[n][0]);
    re.push_back(edges[n][1]);
    return re;
}
else{
    re.push_back(edges[m][0]);
    re.push_back(edges[m][1]);
    return re;
}

完整代码如下:

在判断是否符合条件时要判断是否时连通图即可。代码中多写了判断是否有回路了

class Solution {
public:
    int pd(vector<vector<int>> edges,int e){
        int size = edges.size();  //顶点的个数
        edges.erase(edges.begin() + e);
        int u[1005] = {0};
        int v[1005] = {0};
        for(int i = 0;i < size-1;i++){
            int a = edges[i][0];
            int b = edges[i][1];
            u[a]++;
            v[b]++;
        }
        //判断是否是连通图
        bool fl[1005] = {false};
        fl[1] = true;
        queue<int> q;
        q.push(1);
        while(q.empty() == false){
            int now = q.front();
            q.pop();
            for(int i = 0;i < size-1;i++){
                if(edges[i][0] == now){
                    int n = edges[i][1];
                    if(fl[n] == false){
                        fl[n] = true;
                        q.push(n);
                    }
                }
                if (edges[i][1] == now){
                    int n = edges[i][0];
                    if(fl[n] == false){
                        fl[n] = true;
                        q.push(n);
                    }
                }
            }
        }
        for(int i = 1;i <= size;i++){
            if(fl[i] == false)
                return -1;
        }
        for(int i = 1;i <= size;i++){
            if((u[i] == 0 && v[i] > 0) || (u[i] > 0 && v[i] == 0)){
                return 0;
            }
        }
        return -1;
    }
    vector<int> findRedundantDirectedConnection(vector<vector<int>>& edges) {
        int size = edges.size(); //size也是点的个数
        int u[1005] = {0};  //出度
        int v[1005] = {0};  //入度
        vector<int> re;
        // u[1] = true;
        int k = -1;
        for(int i = 0;i < size; i++){
            int a = edges[i][0];
            int b = edges[i][1];
            if((u[a] > 0 && v[b] > 0) || (u[b] > 0 && v[a] > 0) || (u[a] > 0 && u[b] > 0) || (v[a] > 0 && v[b] > 0)){
                k = i;
            }
            u[a]++;
            v[b]++;
        }
        //找到有两个入度的点
        int x = -1;
        for(int j = 1;j <= size;j++){
            if(v[j] == 2){
                x = j;
                break;
            }
        }
        if(x == -1){   //这是只有一个闭环的情况
            re.push_back(edges[k][0]);
            re.push_back(edges[k][1]);
            return re;
        }
        int n = -1;
        int m = -1; //两条边
        for(int j = 0;j < size;j++){
            if(edges[j][1] == x){
                if(n == -1)
                    n = j;
                else 
                    m = j;
            }
        }
        //减去边判断是否是树
        if(pd(edges,m) == 0){
            re.push_back(edges[m][0]);
            re.push_back(edges[m][1]);
            return re;
        }
        else if(pd(edges,n) == 0) {
            re.push_back(edges[n][0]);
            re.push_back(edges[n][1]);
            return re;
        }
        else{
            re.push_back(edges[m][0]);
            re.push_back(edges[m][1]);
            return re;
        }
        return re;
    }
};
LeetCode 第 684 题“冗余连接”要求在给定的无向图中找到一条冗余边。该题通常使用并查集(Union-Find)算法来解决,因为它可以高效地检测两个节点是否属于同一个连通分量。 以下是一个基于并查集的 C++ 实现示例: ```cpp #include <vector> #include <iostream> using namespace std; class UnionFind { private: vector<int> parent; vector<int> rank; public: UnionFind(int n) { parent.resize(n); rank.resize(n, 0); for (int i = 0; i < n; ++i) { parent[i] = i; } } int find(int x) { if (parent[x] != x) { parent[x] = find(parent[x]); // 路径压缩 } return parent[x]; } bool unionSets(int x, int y) { int rootX = find(x); int rootY = find(y); if (rootX == rootY) { return false; // 已经在同一个集合中,y 是冗余边 } // 按秩合并 if (rank[rootX] < rank[rootY]) { parent[rootX] = rootY; } else if (rank[rootX] > rank[rootY]) { parent[rootY] = rootX; } else { parent[rootY] = rootX; rank[rootX]++; } return true; } }; class Solution { public: vector<int> findRedundantConnection(vector<vector<int>>& edges) { int n = edges.size(); UnionFind uf(n); for (const auto& edge : edges) { int u = edge[0] - 1; // 节点编号从 0 开始 int v = edge[1] - 1; if (!uf.unionSets(u, v)) { return {u + 1, v + 1}; // 返回原始编号 } } return {}; } }; int main() { Solution sol; vector<vector<int>> edges = {{1, 2}, {1, 3}, {2, 3}}; vector<int> result = sol.findRedundantConnection(edges); cout << "Redundant connection: [" << result[0] << ", " << result[1] << "]" << endl; return 0; } ``` ### 代码说明: 1. **UnionFind 类**:实现了并查集的数据结构,包含路径压缩和按秩合并优化。 - `find(int x)`:查找 `x` 的根节点,并进行路径压缩。 - `unionSets(int x, int y)`:合并 `x` 和 `y` 所在的集合,返回是否成功合并。 2. **Solution 类**: - `findRedundantConnection(vector<vector<int>>& edges)`:遍历每条边,使用并查集判断是否形成环。如果两个节点已经在同一集合中,则当前边是冗余边。 ### 测试用例: 输入: ```cpp edges = {{1, 2}, {1, 3}, {2, 3}} ``` 输出: ```cpp Redundant connection: [2, 3] ``` 此代码的时间复杂度为 $O(n \alpha(n))$,其中 $\alpha(n)$ 是阿克曼函数的反函数,可以认为是一个非常小的常数;空间复杂度为 $O(n)$,用于存储并查集结构。 ---
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