846. 树的重心

该博客讨论了一种算法问题,涉及树的重心计算。给定一棵包含n个节点的树,需要找到树的重心,即删除该节点后导致最大连通块节点数最小的节点。通过深度优先搜索(DFS)遍历树的路径,求解删除重心后的最大连通块节点数。代码示例展示了如何实现这一过程。

给定一颗树,树中包含 nn 个结点(编号 1∼n1∼n)和 n−1n−1 条无向边。

请你找到树的重心,并输出将重心删除后,剩余各个连通块中点数的最大值。

重心定义:重心是指树中的一个结点,如果将这个点删除后,剩余各个连通块中点数的最大值最小,那么这个节点被称为树的重心。

输入格式

第一行包含整数 nn,表示树的结点数。

接下来 n−1n−1 行,每行包含两个整数 aa 和 bb,表示点 aa 和点 bb 之间存在一条边。

输出格式

输出一个整数 mm,表示将重心删除后,剩余各个连通块中点数的最大值。

数据范围

1≤n≤1051≤n≤105

输入样例

9
1 2
1 7
1 4
2 8
2 5
4 3
3 9
4 6

输出样例:

4

 

解题思路:通过深搜对树的路径进行遍历

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>

using namespace std;

const int N = 1e5 + 10;
const int M = 2 * N;

int h[N],e[M],ne[M],idx;

bool st[N];

int n,ans = N;

//邻接链表写法
void add(int a,int b)
{
    e[idx] = b;
    ne[idx] = h[a];
    h[a] = idx++;
}

int DFS(int u)
{
    st[u] = true;
    
    int res = 0;
    int sum = 1;
    
    for(int i = h[u]; i != -1; i = ne[i])
    {
        if(st[e[i]]) continue;
        
        int s = DFS(e[i]);
        res = max(res,s);//记录节点e[i]的最大连通树节点个数
        sum += s;//保留当前树树的节点个数
    }
    
    res = max(res,n - sum);//最大子树结点数与父节点的其他节点数比大小
    ans = min(ans,res);//取最小的最大值
    
    return sum;
}

int main()
{
    memset(h,-1,sizeof h);
    
    //题目要求输入输出
    cin>>n;
    for(int i = 0; i < n - 1; i++)
    {
        int a,b;
        cin>>a>>b;
        add(a,b);
        add(b,a);
    }
    
    DFS(1);//深搜部分
    
    cout<<ans<<endl;
    return 0;
}

### 定义 树的重心是树的一个重要概念。对于一棵无根树,若将其中一个节点作为根节点,会将树划分成若干个连通块。树的重心是指这样一个节点,当把该节点作为根时,其所有子树中节点数的最大值最小。也就是说,以重心为根时,树的各个子树的大小相对较为均衡。 ### 求解方法 可以使用深度优先搜索(DFS)来求解树的重心。以下是Python代码示例: ```python # 定义树的节点数 n = 10 # 这里假设树有10个节点,可根据实际情况修改 # 初始化邻接表来存储树的结构 adj = [[] for _ in range(n + 1)] # 存储每个节点是否被访问过 visited = [False] * (n + 1) # 存储树的重心节点 centroid = None # 存储以重心为根时子树节点数的最大值 min_max_subtree = float('inf') # 添加边到邻接表 def add_edge(u, v): adj[u].append(v) adj[v].append(u) # 深度优先搜索函数 def dfs(u): global centroid, min_max_subtree visited[u] = True # 存储以u为根的子树的节点数 size = 1 # 存储以u为根时子树节点数的最大值 max_subtree = 0 for v in adj[u]: if not visited[v]: sub_size = dfs(v) size += sub_size max_subtree = max(max_subtree, sub_size) # 考虑以u为根时,除了子树外剩余部分的节点数 max_subtree = max(max_subtree, n - size) if max_subtree < min_max_subtree: min_max_subtree = max_subtree centroid = u return size # 构建树 add_edge(1, 2) add_edge(1, 3) # 可以继续添加更多边来构建完整的树 # 从任意节点开始进行深度优先搜索,这里从节点1开始 dfs(1) print("树的重心是:", centroid) ``` ### 相关知识 - **性质**:树中所有节点到重心的距离之和是最小的。如果在树中添加或删除一个节点,树的重心最多只移动一条边的距离。 - **应用**:在树的分治算法中,树的重心可以作为分治的分割点,因为以重心为分割点可以使子问题的规模尽量均衡,从而提高算法的效率。
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