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树的直径与相关算法实现

访客 技术 2026年5月24日 3

树的直径计算模板

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int MAXN = 1e5 + 5;
int nodeCount, startNode, distance[MAXN];
vector<int> graph[MAXN];
inline int input() {
    int value = 0, sign = 1;
    char ch = getchar();
    while (ch < '0' || ch > '9') {
        if (ch == '-') sign = -1;
        ch = getchar();
    }
    while (ch >= '0' && ch <= '9') {
        value = (value << 3) + (value << 1) + (ch ^ 48);
        ch = getchar();
    }
    return value * sign;
}
void traverse(int current, int parent) {
    for (size_t i = 0; i < graph[current].size(); ++i) {
        int neighbor = graph[current][i];
        if (neighbor == parent) continue;
        distance[neighbor] = distance[current] + 1;
        traverse(neighbor, current);
    }
}
int main() {
    nodeCount = input();
    for (int i = 1; i < nodeCount; ++i) {
        int u = input(), v = input();
        graph[u].push_back(v);
        graph[v].push_back(u);
    }
    traverse(1, 0);
    startNode = 1;
    for (int i = 1; i <= nodeCount; ++i) {
        if (distance[startNode] < distance[i]) startNode = i;
    }
    memset(distance, 0, sizeof(distance));
    traverse(startNode, 0);
    startNode = 1;
    for (int i = 1; i <= nodeCount; ++i) {
        if (distance[startNode] < distance[i]) startNode = i;
    }
    cout << distance[startNode];
    return 0;
}

核心节点定位问题

该问题要求找出树的直径中点,并基于此进行节点评估。初始思路存在偏差,需通过树形动态规划优化解题策略。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int MAXN = 1e5 + 5;
int nodeCount, kValue, centerNode, depth[MAXN], maxDepth[MAXN];
vector<int> adjacencyList[MAXN];
inline int input() {
    int value = 0, sign = 1;
    char ch = getchar();
    while (ch < '0' || ch > '9') {
        if (ch == '-') sign = -1;
        ch = getchar();
    }
    while (ch >= '0' && ch <= '9') {
        value = (value << 3) + (value << 1) + (ch ^ 48);
        ch = getchar();
    }
    return value * sign;
}
void dfs(int current, int parent) {
    maxDepth[current] = depth[current];
    for (size_t i = 0; i < adjacencyList[current].size(); ++i) {
        int neighbor = adjacencyList[current][i];
        if (neighbor == parent) continue;
        depth[neighbor] = depth[current] + 1;
        dfs(neighbor, current);
        maxDepth[current] = max(maxDepth[current], maxDepth[neighbor]);
    }
}
int findMidpoint(int current) {
    if (depth[current] <= (depth[centerNode] >> 1)) {
        return current;
    }
    for (size_t i = 0; i < adjacencyList[current].size(); ++i) {
        int neighbor = adjacencyList[current][i];
        if (depth[neighbor] < depth[current]) {
            return findMidpoint(neighbor);
        }
    }
    return current;
}
int main() {
    nodeCount = input(), kValue = input();
    for (int i = 1; i < nodeCount; ++i) {
        int u = input(), v = input();
        adjacencyList[u].push_back(v);
        adjacencyList[v].push_back(u);
    }
    dfs(1, 0);
    centerNode = 1;
    for (int i = 1; i <= nodeCount; ++i) {
        if (depth[centerNode] < depth[i]) centerNode = i;
    }
    memset(depth, 0, sizeof(depth));
    dfs(centerNode, 0);
    centerNode = 1;
    for (int i = 1; i <= nodeCount; ++i) {
        if (depth[centerNode] < depth[i]) centerNode = i;
    }
    int midpoint = findMidpoint(centerNode);
    memset(depth, 0, sizeof(depth));
    memset(maxDepth, 0, sizeof(maxDepth));
    dfs(midpoint, 0);
    for (int i = 1; i <= nodeCount; ++i) {
        depth[i] = maxDepth[i] - depth[i];
    }
    sort(depth + 1, depth + nodeCount + 1);
    cout << depth[nodeCount - kValue] + 1;
    return 0;
}

树网核心路径计算

本题要求找到满足特定条件的最长路径,需要特别注意边权为零的特殊情况。解题过程包含多个关键点:

  • 当节点深度不超过总长度一半时,需比较当前节点与父节点的最优解
  • 边权为零的场景需要额外处理,采用深度值替代距离计算
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const int MAXN = 3e5 + 5;
int nodeCount, kValue, parent[MAXN], uplink[MAXN], degree[MAXN], depth[MAXN], distance[MAXN], maxDistance[MAXN];
struct Edge {
    int target, weight;
};
vector<Edge> graph[MAXN];
inline int input() {
    int value = 0, sign = 1;
    char ch = getchar();
    while (ch < '0' || ch > '9') {
        if (ch == '-') sign = -1;
        ch = getchar();
    }
    while (ch >= '0' && ch <= '9') {
        value = (value << 3) + (value << 1) + (ch ^ 48);
        ch = getchar();
    }
    return value * sign;
}
void traverse(int current, int ancestor) {
    maxDistance[current] = distance[current];
    for (size_t i = 0; i < graph[current].size(); ++i) {
        int neighbor = graph[current][i].target;
        if (neighbor == ancestor) continue;
        distance[neighbor] = distance[current] + graph[current][i].weight;
        depth[neighbor] = depth[current] + 1;
        uplink[neighbor] = graph[current][i].weight;
        parent[neighbor] = current;
        traverse(neighbor, current);
        maxDistance[current] = max(maxDistance[current], maxDistance[neighbor]);
    }
}
int findCenter(int current, int ancestor) {
    if (distance[current] <= (distance[centerNode] >> 1)) {
        if (max(maxDistance[current], maxDistance[current] - distance[current]) < 
            max(maxDistance[ancestor], maxDistance[ancestor] - distance[ancestor])) {
            return current;
        }
        return ancestor;
    }
    for (size_t i = 0; i < graph[current].size(); ++i) {
        int neighbor = graph[current][i].target;
        if (depth[neighbor] < depth[current]) {
            return findCenter(neighbor, current);
        }
    }
    return current;
}
int main() {
    nodeCount = input(), kValue = input();
    for (int i = 1; i < nodeCount; ++i) {
        int u = input(), v = input(), w = input();
        graph[u].push_back({v, w});
        graph[v].push_back({u, w});
    }
    traverse(1, 0);
    centerNode = 1;
    for (int i = 1; i <= nodeCount; ++i) {
        if (distance[centerNode] < distance[i]) centerNode = i;
    }
    memset(distance, 0, sizeof(distance));
    traverse(centerNode, 0);
    centerNode = 1;
    for (int i = 1; i <= nodeCount; ++i) {
        if (distance[centerNode] < distance[i]) centerNode = i;
    }
    int center = findCenter(centerNode, 0);
    memset(distance, 0, sizeof(distance));
    memset(maxDistance, 0, sizeof(maxDistance));
    memset(depth, 0, sizeof(depth));
    memset(uplink, 0, sizeof(uplink));
    memset(parent, 0, sizeof(parent));
    traverse(center, 0);
    for (int i = 1; i <= nodeCount; ++i) {
        // 计算各节点贡献值
    }
    // 后续处理逻辑
    return 0;
}

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