CSP 202312-3 树上搜索

这篇文章介绍了一个C++程序,使用递归函数和深度优先搜索策略来解决一个涉及树结构的问题,目标是找到从根节点到指定节点的最轻路径,其中节点的值会影响路径总重量。
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 2050;
using ll = long long;
struct node {
    int id;
    int fa;
    ll value;
    vector<int> child;
} nodes[N];
int n, m;
ll calc(int x, vector<ll>& cval, vector<bool>& vis) {
    ll sum = 0;
    for (auto c : nodes[x].child) {
        sum += calc(c, cval, vis);
    }

    if (!vis[x]) cval[x] = sum + nodes[x].value;
    return cval[x];
}
bool belong(int u, int x) {
    if (u == x) return true;
    for (auto& c : nodes[u].child) {
        if (c == x) return true;
        if (belong(c, x)) return true;
    }
    return false;
}
void solve(int x) {
    int cnt = n;
    vector<int> st;
    vector<bool> vis(n + 5, false);
    while (cnt > 1) {
        vector<ll> cval(n + 5, 0);
        vector<ll> w(n + 5, 0);
        calc(1, cval, vis);
        ll tot_cnt = 0;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            if (!vis[i]) tot_cnt += nodes[i].value;
        }
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            if (!vis[i]) {
                w[i] = abs(tot_cnt - cval[i] - cval[i]);
            }
        }
        ll mn = 1e10;
        ll idx = -1;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            if (!vis[i]) {
                if (w[i] < mn) {
                    mn = w[i];
                    idx = i;
                } else if (w[i] == mn) {
                    if (idx > i) idx = i;
                }
            }
        }
        st.push_back(idx);
        if (belong(idx, x)) {
            for (int i = 1; i <= n; i++) {
                if (!vis[i] && !belong(idx, i)) {
                    vis[i] = true;
                    cnt--;
                }
            }
        } else {
            for (int i = 1; i <= n; i++) {
                if (i == idx && !vis[idx]) {
                    vis[idx] = true;
                    cnt--;
                    continue;
                }
                if (!vis[i] && belong(idx, i)) {
                    vis[i] = true;
                    cnt--;
                }
            }
        }
    }
    for (auto c : st) {
        cout << c << ' ';
    }
    cout << '\n';
}
int main() {
    cin >> n >> m;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        cin >> nodes[i].value;
    }
    for (int i = 2; i <= n; i++) {
        int fa;
        cin >> fa;
        nodes[i].fa = fa;
        nodes[fa].child.push_back(i);
    }
    nodes[1].fa = -1;
    for (int i = 1; i <= m; i++) {
        int x;
        cin >> x;
        solve(x);
    }
}

在C++中实现CSP-S 2019中的树结构相关问题时,通常需要构建一棵树,并对其进行遍历以完成特定任务,例如计算树的直径、深度或路径等。这类问题通常可以通过深度优先搜索(DFS)或广度优先搜索(BFS)来解决。 ### 示例问题:树的直径计算 树的直径是指树中最长的两个节点之间的路径长度。该问题在CSP-S 2019中可能出现,解决方法是通过两次深度优先搜索: 1. 从任意节点出发,找到最远的节点 $ A $。 2. 从节点 $ A $ 出发,再次进行深度优先搜索,找到最远的节点 $ B $。此时,$ A $ 和 $ B $ 之间的距离即为树的直径。 ### C++实现示例 以下是一个使用邻接表表示树的C++实现,用于计算树的直径: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; const int MAXN = 100005; // 假设节点数量最多为1e5 vector<pair<int, int>> adj[MAXN]; // 邻接表:存储相邻节点及其边权 int maxDist = 0, farNode = 0; // 最远距离和最远节点 // 深度优先搜索函数 void dfs(int node, int parent, int dist) { if (dist > maxDist) { maxDist = dist; farNode = node; } for (auto neighbor : adj[node]) { int nextNode = neighbor.first; int weight = neighbor.second; if (nextNode != parent) { dfs(nextNode, node, dist + weight); } } } int main() { int n; cin >> n; // 输入节点数量 // 输入n-1条边,构建邻接表 for (int i = 0; i < n - 1; ++i) { int u, v, w; cin >> u >> v >> w; adj[u].push_back({v, w}); adj[v].push_back({u, w}); } // 第一次DFS找到最远节点A dfs(1, -1, 0); // 重置状态,第二次DFS找到最远节点B并计算直径 maxDist = 0; dfs(farNode, -1, 0); cout << "树的直径为:" << maxDist << endl; return 0; } ``` ### 代码解析 - **邻接表**:`adj` 是一个向量数组,每个元素存储相邻节点和边的权重。 - **DFS函数**:`dfs` 用于递归遍历树,计算当前节点到根节点的距离。 - **两次DFS**: - 第一次从任意节点(如1)开始,找到最远的节点 `farNode`。 - 第二次从 `farNode` 开始,找到最远的节点并计算最大距离,即树的直径[^1]。 ### 时间复杂度 - 由于每个节点和边仅被访问一次,因此总时间复杂度为 $ O(N) $,其中 $ N $ 是节点数量。 ### 适用场景 - 这种方法适用于无向树结构,边的权重可以为任意正数。 - 如果题目要求求解路径上的具体节点,可以在DFS过程中记录路径信息。 ### 注意事项 - 在实际编程竞赛中,需要注意输入输出格式,以及节点编号的起始值。 - 如果树的规模较大,建议使用非递归DFS或优化递归栈大小,以避免栈溢出问题。 --- ###
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