加分二叉树

加分二叉树
数据很小, 肯定考率爆搜

题目连接

设一个n个节点的二叉树tree的中序遍历为(l,2,3,…,n),其中数字1,2,3,…,n为节点编号。每个节点都有一个分数(均为正整数),记第j个节点的分数为di,tree及它的每个子树都有一个加分,任一棵子树subtree(也包含tree本身)的加分计算方法如下:
subtree的左子树的加分× subtree的右子树的加分+subtree的根的分数
若某个子树为主,规定其加分为1,叶子的加分就是叶节点本身的分数。不考虑它的空子树。 试求一棵符合中序遍历为(1,2,3,…,n)且加分最高的二叉树tree。
要求输出:
(1)tree的最高加分
(2)tree的前序遍历

中序遍历时1 , 2 , 3 , 4 … n , 说明随便一个点都可以作为根节点,左边就是左子树,右边就是右子树,有这么个性质我们就可以枚举一下根节点。算贡献的话题目已经给出公式了,可以采取记忆化搜索的方式来爆搜

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <unordered_map>
#include <vector>
#include <map>
#include <list>
#include <queue>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <cmath>
#include <stack>
#include <set>
#pragma GCC optimize(3 , "Ofast" , "inline")
using namespace std ;
typedef long long ll ;
#define ios ios::sync_with_stdio(false),  cin.tie(0) ,cout.tie(0)
const double esp = 1e-6 , pi = acos(-1) ;
typedef pair<int , int> PII ;
const int N = 1e6 + 10 , INF = 0x3f3f3f3f , mod = 1e9 + 7;
int in()
{
  int x = 0 , f = 1 ;
  char ch = getchar() ;
  while(!isdigit(ch)) {if(ch == '-') f = -1 ; ch = getchar() ;}
  while(isdigit(ch)) x = x * 10 + ch - 48 , ch = getchar() ;
  return x * f ;
}
int dp[40][40] , n , path[40][40] , a[N] ; 
// path[l][r] 表示l和r的最近公共祖先 , 也就相当于最近的一个根节点

int dfs(int l , int r) // 求l 到 r组成一个数的最大加分数
{
// 如果当前l到r已经被算过了,直接返回
  if(dp[l][r] != 0) return dp[l][r] ; 
  // 这个地方是因为l 大于 r了, 这个时候返回1还要和他的上一级(谁调用的这个区间)相乘,所以不能返回0
  if(l > r) return 1 ;
  // 每一个叶子子节点的公共祖先就是他自己, 最大加分数也是他自己
  if(l == r) {
    path[l][r] = l ;
    return a[l] ;
  }
  int &ans = dp[l][r] = 0 ;
  for(int i = l ;i <= r ;i ++ )
   {
     //枚举当前l到r区间的根节点 , 那么左区间就是l ~ (i - 1) , 右区间就是(i + 1) ~ r , 然后加上当前a[i]
     int temp = dfs(l , i - 1) * dfs(i + 1 , r) + a[i] ;
     // 当前i作为根节点更优
     if(temp > ans) ans = temp , path[l][r] = i ;
   }
  return ans ;
}
void get(int l , int r)
{
  if(l > r) return ;
  cout << path[l][r] << " " ;
  get(l , path[l][r] - 1) , get(path[l][r] + 1 , r) ;
}
int main()
{
  ios ;
  n = in() ;
  for(int i = 1; i <= n ;i ++ ) a[i] = in() ;
  cout << dfs(1 , n) << endl ;
  get(1 , n) ;
  return 0 ;
}
/*
*/

### 解题思路 洛谷 P1404 加分二叉树是一道经典的动态规划问题,涉及树形结构和区间 DP 的思想。以下是解题的核心思路: #### 1. 状态定义 定义 `dp[l][r]` 表示以节点编号从 `l` 到 `r` 的子树所能获得的最大加分[^3]。 同时需要记录每个区间的根节点位置 `root[l][r]`,以便后续构造前序遍历。 #### 2. 状态转移方程 对于区间 `[l, r]`,枚举根节点 `k`(`l <= k <= r`),则状态转移方程为: ```plaintext dp[l][r] = max(dp[l][r], dp[l][k-1] * dp[k+1][r] + d[k]) ``` 其中: - `dp[l][k-1]` 表示左子树的最高加分。 - `dp[k+1][r]` 表示右子树的最高加分。 - `d[k]` 表示当前根节点的分数。 边界条件为: - 当 `l > r` 时,表示空子树,其加分为 1。 - 当 `l == r` 时,表示叶子节点,其加分为 `d[l]`。 #### 3. 构造前序遍历 通过记录的 `root[l][r]` 数组,可以递归地构造出树的前序遍历结果。具体方法是从根节点开始,依次访问左子树和右子树。 --- ### 代码实现 以下是基于上述思路的 Python 实现: ```python def solve(): n = int(input()) # 节点个数 d = list(map(int, input().split())) # 每个节点的分数 INF = float('inf') # 初始化 dp 和 root 数组 dp = [[0] * (n + 2) for _ in range(n + 2)] root = [[0] * (n + 2) for _ in range(n + 2)] # 边界条件:空子树的加分为 1 for i in range(1, n + 2): dp[i][i - 1] = 1 # 区间 DP for length in range(1, n + 1): # 子树长度 for l in range(1, n - length + 2): # 左端点 r = l + length - 1 # 右端点 for k in range(l, r + 1): # 枚举根节点 tmp = dp[l][k - 1] * dp[k + 1][r] + d[k - 1] if tmp > dp[l][r]: dp[l][r] = tmp root[l][r] = k # 构造前序遍历 def preorder(l, r): if l > r: return "" k = root[l][r] res = str(k) res += " " + preorder(l, k - 1) res += " " + preorder(k + 1, r) return res.strip() # 输出结果 print(dp[1][n]) # 最高加分 print(preorder(1, n)) # 前序遍历 # 示例运行 solve() ``` --- ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:O(n³),其中 `n` 是节点个数。三层循环分别枚举区间长度、左端点和根节点。 - **空间复杂度**:O(n²),用于存储 `dp` 和 `root` 数组。 --- ### 注意事项 1. 输入数据需满足题目要求,确保节点编号和分数合法。 2. 记忆化搜索或动态规划均能解决问题,但动态规划更直观且易于实现。 3. 在构造前序遍历时,注意处理空子树的情况。 ---
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