GYM 101755 I.Guess the Tree(构造)

本文介绍了一种在限定查询次数内通过询问节点间最短距离来重构未知完全二叉树的方法。通过巧妙地选择查询策略,算法能够高效确定树的结构及各节点间的父子关系。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Description

已知有一棵高度为hh的完全二叉树,节点数即为n=2h1,每次可以查询树上两个点的最短距离,要求在至多2.5hn2.5⋅h⋅n次查询内还原该棵树

Input

第一行一整数nn,保证n+122的整数次幂,每次查询后会输出查询的两个点的最短距离(1n1023)

Output

每次查询输出? u v? u v表示查询树上两点u,vu,v之间的最短距离,还原好该棵树后输出! fa[1] ... fa[n]! fa[1] ... fa[n],其中fa[i]fa[i]表示ii节点的父亲节点,定义根节点的父亲节点为0

Sample Input

3

1

1

Sample Output

? 1 2

? 2 3

! 2 0 2

Solution

首先固定一个点,然后查询n1n−1次表示其他n1n−1个点到该点的距离,其中最远点xx必然为一个叶子节点,然后查询其他点到x的距离dis1[i]dis1[i],如果某个dis1[y]=2h2dis1[y]=2h−2,说明yyx是根节点的两棵不同子树的叶子节点,然后查询所有节点到yy的距离dis2[i],如果dis1[i]=dis2[i]dis1[i]=dis2[i]说明ii是根节点,如果dis1[i]<dis2[i]说明ii节点和x在同一棵子树,否则说明ii节点和y在同一棵子树,以此可以把点分成根节点,左子树和右子树然后递归下去即可,注意到第一次计算时,只要dis1[i]=2h2dis1[i]=2h−2dis2[i]=2h2dis2[i]=2h−2即说明ii节点是叶子节点,以此标记所有叶子节点,那么之后的递归中就不用查询n1次找叶子了,总查询数2(h1)n+n2(h−1)n+n

Code

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<cmath>
#include<vector>
#include<queue>
#include<map>
#include<set>
#include<ctime>
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef pair<int,int>P;
const int INF=0x3f3f3f3f,maxn=1025;
int n,a[maxn],fa[maxn],vis[maxn],dis1[maxn],dis2[maxn];
vector<int>v1,v2;
int Solve(int l,int r,int h)
{
    if(l==r)return a[l];
    int x,y,root;
    if((1<<h)==n+1)
    {
        int dis=0,temp;
        for(int i=l+1;i<=r;i++)
        {
            printf("? %d %d\n",a[l],a[i]);
            cout.flush();
            scanf("%d",&temp);
            if(temp>dis)dis=temp,x=a[i];
        }
        vis[x]=1;
    }
    else 
    {
        for(int i=l;i<=r;i++)
            if(vis[a[i]])
            {
                x=a[i];
                break;
            }
    }
    for(int i=l;i<=r;i++)
        if(a[i]!=x)
        {
            printf("? %d %d\n",a[i],x);
            cout.flush();
            scanf("%d",&dis1[a[i]]);
            if(dis1[a[i]]==2*h-2)y=a[i];
        }
    v1.clear();v2.clear();
    v1.push_back(x);
    v2.push_back(y);
    for(int i=l;i<=r;i++)
        if(a[i]!=x&&a[i]!=y)
        {
            printf("? %d %d\n",a[i],y);
            cout.flush();
            scanf("%d",&dis2[a[i]]);
            if(dis1[a[i]]==dis2[a[i]])root=a[i];
            else if(dis1[a[i]]<dis2[a[i]])v1.push_back(a[i]);
            else v2.push_back(a[i]);
        }
    if((1<<h)==n+1)
    {
        vis[y]=1;
        for(int i=l;i<=r;i++)
            if(a[i]!=x&&a[i]!=y&&(dis1[a[i]]==2*h-2||dis2[a[i]]==2*h-2))
                vis[a[i]]=1;
    }
    int mid=l+v1.size()-1;
    for(int i=0,j=l;i<v1.size();i++,j++)a[j]=v1[i];
    for(int i=0,j=mid+1;i<v2.size();i++,j++)a[j]=v2[i];
    fa[Solve(l,mid,h-1)]=root;
    fa[Solve(mid+1,r-1,h-1)]=root;
    return root;
}
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    if(n==1)printf("! 0\n");
    else
    {
        for(int i=1;i<=n;i++)a[i]=i;
        int h=1;
        while((1<<h)<n+1)h++;
        fa[Solve(1,n,h)]=0;
        printf("! ");
        for(int i=1;i<=n;i++)printf("%d%c",fa[i],i==n?'\n':' ');
    }
    return 0;
}
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