POJ 1655 Balancing Act (树的重心)

题目地址:POJ 1655
树的重心定义为:找到一个点,其所有的子树中最大的子树节点数最少,那么这个点就是这棵树的重心,删去重心后,生成的多棵树尽可能平衡.
树的重心可以用树形DP快速的找出来。
代码如下:

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <queue>
#include <algorithm>
#include <stdlib.h>
#include <map>
#include <set>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
using namespace std;
#define LL __int64
#define pi acos(-1.0)
//#pragma comment(linker, "/STACK:1024000000")
#define root 1, n, 1
#define lson l, mid, rt<<1
#define rson mid+1, r, rt<<1|1
const int mod=1e9+7;
const int INF=0x3f3f3f3f;
const double eqs=1e-9;
const int MAXN=20000+10;
struct node
{
        int v, next;
}edge[MAXN<<1];
int head[MAXN], cnt, ans, min1, n;
int sum[MAXN];
void add(int u, int v)
{
        edge[cnt].v=v;
        edge[cnt].next=head[u];
        head[u]=cnt++;
}
void init()
{
        memset(head,-1,sizeof(head));
        cnt=0;
        min1=INF;
}
void dfs(int u, int fa)
{
        int max1=0, i, tot=0;
        sum[u]=1;
        for(i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next){
                int v=edge[i].v;
                if(v==fa) continue ;
                dfs(v,u);
                sum[u]+=sum[v];
                max1=max(max1,sum[v]);
                tot+=sum[v];
        }
        max1=max(max1,n-tot-1);
        if(min1>max1){
                min1=max1;
                ans=u;
        }
}
int main()
{
        int t, u, v, i;
        scanf("%d",&t);
        while(t--){
                scanf("%d",&n);
                init();
                for(i=1;i<n;i++){
                        scanf("%d%d",&u,&v);
                        add(u,v);
                        add(v,u);
                }
                dfs(1,-1);
                printf("%d %d\n",ans,min1);
        }
        return 0;
}
### POJ 树的重心问题解法 树的重心问题在POJ平台上的经典题目是 **POJ1655**。该问题的核心在于通过深度优先搜索(DFS)计算每个节点的子树大小,并进一步确定删除某个节点后,剩余部分的最大子树大小。最终目标是找到一个节点,使得删除该节点后,剩余的最大子树大小最小。 以下是关于该问题的具体解法和代码实现: #### 问题描述 给定一棵树,要求找到树的重心树的重心定义为:删除某个节点后,所有生成的连通分量中,最大连通分量的节点数尽可能小。如果存在多个满足条件的节点,则输出编号最小的节点。 #### 解法思路 1. 使用 DFS 遍历整棵树,计算每个节点的子树大小 `son[u]`。 2. 在 DFS 过程中,对于每个节点 `u`,记录其所有子树的最大节点数 `Max`。 3. 计算当前节点 `u` 的父节点延伸出去的节点数目 `n - son[u]`。 4. 确定当前节点 `u` 删除后,剩余的最大子树大小 `tmp = max(Max, n - son[u])`。 5. 更新答案,选择使得 `tmp` 最小的节点作为重心。若 `tmp` 相等,则选择编号较小的节点。 #### 代码实现 以下是一个基于 C++ 的完整实现: ```cpp #include <cstdio> #include <cstring> #include <algorithm> using namespace std; const int N = 20005; int head[N], top = 0; int n; int son[N]; int ans, point; struct Edge { int v, next; } edge[N * 2]; void init() { memset(head, -1, sizeof(head)); top = 0; memset(son, 0, sizeof(son)); ans = n + 1; // 初始化为一个较大值 } void addedge(int u, int v) { edge[top].v = v; edge[top].next = head[u]; head[u] = top++; } void dfs(int u, int fa) { son[u] = 1; int Max = 0; for (int i = head[u]; i != -1; i = edge[i].next) { int v = edge[i].v; if (v == fa) continue; dfs(v, u); son[u] += son[v]; Max = max(Max, son[v]); } int tmp = max(Max, n - son[u]); if (tmp < ans || (tmp == ans && u < point)) { ans = tmp; point = u; } } int main() { int T; scanf("%d", &T); while (T--) { init(); scanf("%d", &n); int u, v; for (int i = 1; i < n; i++) { scanf("%d%d", &u, &v); addedge(u, v); addedge(v, u); } dfs(1, -1); printf("%d %d\n", point, ans); } return 0; } ``` #### 关键点解释 1. **初始化**:使用 `init()` 函数清空全局变量,确保每次测试用例独立运行[^3]。 2. **边的存储**:采用邻接表存储树的结构,便于快速访问每个节点的子节点。 3. **DFS 遍历**:通过递归方式计算每个节点的子树大小,并更新最大子树大小。 4. **结果更新**:在遍历过程中,实时更新最优解,确保最终答案满足题意。 #### 时间复杂度 - **DFS 遍历**:每个节点和边仅被访问一次,时间复杂度为 \(O(n)\)。 - **总复杂度**:对于多组测试数据,时间复杂度为 \(O(T \cdot n)\),其中 \(T\) 是测试用例数量,\(n\) 是节点数量。 ---
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