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树的直径

时间:2020-06-20 16:43:04      阅读:81      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:cst   bfs   树的直径   define   set   dde   alt   没有   最短路径   

定义

我们将一棵树T = ( V,E )的直径定义为maxδ ( u,v ) ( u,v ∈ V ),也就是说,树中所有最短路径距离的最大值即为树的直径。

寻找方法

两次bfs

方法:先从任意一点P出发,找离它最远的点Q,再从点Q出发,找离它最远的点W,W到Q的距离就是是的直径

证明如下:

①若P已经在直径上,根据树的直径的定义可知Q也在直径上且为直径的一个端点

②若P不在直径上,我们用反证法,假设此时WQ不是直径,AB是直径

--->若AB与PQ有交点C,由于P到Q最远,那么PC+CQ>PC+CA,所以CQ>CA,易得CQ+CB>CA+CB,即CQ+CB>AB,与AB是直径矛盾,不成立,如下图(其中AB,PQ不一定是直线,画成直线是为了方便):

技术图片

 

 --->若AB与PQ没有交点,M为AB上任意一点,N为PQ上任意一点。首先还是NP+NQ>NQ+MN+MB,同时减掉NQ,得NP>MN+MB,易知NP+MN>MB,所以NP+MN+MA>MB+MA,即NP+MN+MA>AB,与AB是直径矛盾,所以这种情况也不成立,如下图:

技术图片

 

 树状DP

对于每个节点我们要记录两个值:

f1 [ i ] 表示以 i 为根的子树中,i 到叶子结点距离的最大值

f2 [ i ] 表示以 i 为根的子树中,i 到叶子结点距离的次大值

对于一个节点,它到叶子结点距离的最大值和次大致所经过的路径肯定是不一样的

若j是i的儿子,那么(下面的 w [ i ][ j ] 表示 i 到 j 的路径长度):

若 f1 [ i ] < f1 [ j ] + w [ i ][ j ],f2 [ i ] = f1 [ i ],f1 [ i ] = f1 [ j ] + w [ i ][ j ];否则,若 f2 [ i ] < f1 [ j ] + w [ i ][ j ],f2 [ i ] = f1 [ j ] + w [ i ][ j ]; 

最后的答案 answer = max { f1 [ i ] + f2 [ i ] }

 

习题

https://www.luogu.com.cn/problem/P5536

技术图片

 

 

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<string>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<cmath>
using namespace std;
int n, k,cnt=0,mdeep=-1,mi;
#define maxn 100010
struct edge
{
    int to;
    int next;
}e[maxn *2];
int father[maxn],head[maxn],deep[maxn],maxdeep[maxn],dis[maxn];
bool cmp(int a, int b)
{
    return a > b;
}
void addedge(int u,int v)
{
    cnt++;
    e[cnt].to = v;
    e[cnt].next = head[u];
    head[u] = cnt;
}
void dfs1(int s,int fa)
{
    if (deep[s] > mdeep)
    {
        mdeep = deep[s];
        mi = s;
    }

    for (int i = head[s]; i; i = e[i].next)
    {
        int y = e[i].to;
        if (y == fa)continue;
        deep[y] = deep[s] + 1;
        dfs1(y, s);
    }
}

void dfs2(int s, int fa)
{
    if (deep[s] > mdeep)
    {
        mdeep = deep[s];
        mi = s;
    }

    for (int i = head[s]; i; i = e[i].next)
    {
        int y = e[i].to;
        if (y == fa)continue;
        father[y] = s;//记录路径
        deep[y] = deep[s] + 1;
        dfs2(y, s);
    }
}
void dfsk(int s, int fa)
{
    maxdeep[s] = deep[s];
    for (int i = head[s]; i; i = e[i].next)
    {
        int y = e[i].to;
        if (y == fa)continue;
        deep[y] = deep[s] + 1;
        dfsk(y, s);
        maxdeep[s] = max(maxdeep[s], maxdeep[y]);//自己的子节点能到达的最深深度,自己也一定能去
        
    }
}
int main()
{
    scanf("%d%d", &n, &k);
    for (int i = 1; i <=n - 1; i++)
    {
        int a, b;
        scanf("%d%d", &a, &b);
        addedge(a, b);
        addedge(b, a);
    }
    dfs1(1, 0);
    memset(deep, 0, sizeof(deep));
    mdeep = -1;
    dfs2(mi, 0);
    int temp = mi;//mi:直径末端上的点
    for (int i = 1; i <= (deep[mi]+1) / 2; i++)temp = father[temp];//之前的记录路径就是为了这里服务的,从直径的末端走该直径长度的一半就是直径的中点
    memset(deep, 0, sizeof(deep));
    dfsk(temp, 0);
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        dis[i] = maxdeep[i] - deep[i];
    sort(dis + 1, dis + n + 1, cmp);
    int ans = 0;
    for (int i = k + 1; i <= n; i++)
        ans = max(ans, dis[i] + 1);
    printf("%d\n", ans);
}

参考:https://blog.csdn.net/forever_dreams/article/details/81051578

树的直径

标签:cst   bfs   树的直径   define   set   dde   alt   没有   最短路径   

原文地址:https://www.cnblogs.com/Jason66661010/p/13168844.html

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