【阶段1】【树的直径】【改边权】巡逻

该文探讨了在树形结构中,通过增加1或2条边来减少巡逻距离的问题。当K=1时,只需在树的直径两端连边;K=2时,需要考虑环的重叠情况,通过两次询问树的直径来优化路径。最终目标是找到最小的巡逻距离。

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【题意】
在一个地区有 n 个村庄,编号为1,2,…,n。
有 n-1 条道路连接着这些村庄,每条道路刚好连接两个村庄,从任何一个村庄,都可以通过这些道路到达其他任一个村庄。
每条道路的长度均为1个单位。
为保证该地区的安全,巡警车每天都要到所有的道路上巡逻。
警察局设在编号为1的村庄里,每天巡警车总是从警局出发,最终又回到警局。
为了减少总的巡逻距离,该地区准备在这些村庄之间建立 K 条新的道路,每条新道路可以连接任意两个村庄。
两条新道路可以在同一个村庄会合或结束,甚至新道路可以是一个环。
因为资金有限,所以 K 只能为1或2。
同时,为了不浪费资金,每天巡警车必须经过新建的道路正好一次。
编写一个程序,在给定村庄间道路信息和需要新建的道路数的情况下,计算出最佳的新建道路的方案,使得总的巡逻距离最小。


【输入格式】
第一行包含两个整数 n 和 K。
接下来 n-1 行每行两个整数 a 和 b,表示村庄 a 和 b 之间有一条道路。


【输出格式】
输出一个整数,表示新建了 K 条道路后能达到的最小巡逻距离。


【数据范围】
3≤n≤100000
1≤K≤2
1≤a,b≤n


【输入样例】
8 1
1 2
3 1
3 4
5 3
7 5
8 5
5 6


【输出样例】
11

树的直径:

定义:给定一棵树,树中的每一条边都有一个权值,树中两点的距离定义为连接这两点的路径上的边权之和。树中最远的两个节点之间的距离被称作树的直径

求法(树形DP):

  • 其中f[x]表示两条以x为节点的路径拼接而成的最长直径
  • d[x]表示以x为节点的最长路径
  • 易得:f[x]由d[x]和前任d[x](次长路径)组成
void dp(int x,int fa)
{
    for(int k=last[x];k;k=a[k].next)
    {
        int y=a[k].y;
        if(y==fa)continue;
        f[x]=mymax(f[x],d[x]+d[y]+a[k].d);
        d[x]=mymax(d[x],d[y]+a[k].d);
    }
}

回到这道题:

我们发现了一个规律:如果一条边都不添加,巡逻时,树上的每一条边都要走两遍

如果我们添加一条边(x,y),那么原本x到y路径上的所有边连上这条新加的边就构成了一个环,环上的所有边只需要走一遍,巡逻距离即为,树的直径长度+1

所以当k=1的时候,我们直接选择在树直径的两端连边,这样这直径上的边就只用走一遍。答案为:2*(n-1)-val+1,(其中val为树直径的长度)

然而当k=2的时候,我们不能直接这么操作。

因为添加两条边所形成的两个环有两种情况:

1.两个环没有重叠部分,这个好办,相当于执行两次k=1的情况

2.两个环有重叠部分,那么非重叠部分只有走一遍,而重叠部分要走两边

所以,我们要进行两次询问树直径的操作

第一次询问完后将树的直径上的权值取反,第二次再询问一遍即可

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