AcWing 1073 树的中心

题目描述:

给定一棵树,树中包含 n 个结点(编号1~n)和 n−1 条无向边,每条边都有一个权值。

请你在树中找到一个点,使得该点到树中其他结点的最远距离最近。

输入格式

第一行包含整数 n。

接下来 n−1 行,每行包含三个整数 ai,bi,ci,表示点 ai和 bi之间存在一条权值为 ci的边。

输出格式

输出一个整数,表示所求点到树中其他结点的最远距离。

数据范围

1≤n≤10000,
1≤ai,bi≤n,
1≤ci≤10^5

输入样例:

5 
2 1 1 
3 2 1 
4 3 1 
5 1 1

输出样例:

2

分析:

对于树中任意一个节点,离它最远的点要么是在它的子树中,要么最远路径要经过该节点的父节点。我们肯定不能暴力的对每个节点都做一次BFS来求最远距离,需要更加高效的解法来求解本题。

如图所示,对于任意一个节点u,离它最远的点可能在它的子树中,在上一题中我们知道可以通过DFS求出某个节点到其子树中最深节点的距离,也就是求出某节点的高度。想到达离u最远的节点也可能要经过其父节点v,如果v的最远节点在其子树中,则需要先判断是否在u的子树中,如果在,则要取v子树中第二远子树的节点,否则,可以取第一远的节点,在加上uv之间的距离,就得到了u到v的子树中节点最远的距离了。如果离v最远的节点是在也要经过v的父节点才能到达,那么还需要进一步考虑v的父节点。

用文字描述听起来很繁琐,设d1[u]表示u的子树中离u最远节点的距离,d2[u]表示u的子树中离u第二远节点的距离(这里第一远节点和第二远节点要位于u的不同子树中)。up[u]表示u向其父节点能够延伸的最远距离,即经过其父节点能够到达的最远距离。那么最终u能到达的最远距离就是d1[u]和up[u]的较大者。

下面考虑如何实现这个思路。一般而言,对树做一次DFS是用某节点的孩子节点的信息取更新该节点的信息,但是本题既需要用孩子节点取更新父节点,又需要用父节点取更新孩子节点,所以需要做两次DFS。第一次DFS求出每个节点到其子树节点的最远距离和第二远距离。上一题的DFS就是实现该功能的,只需要将两个距离都存储下来即可。第二次DFS需要求出每个节点的up信息,即通过其父节点能够到达的最远距离,设v是u的父节点,如果d1[u] + w[uv] == d1[v],说明离v最远的节点很可能在u的子树中,于是考察v子树中第二远的节点;还要考察经过v的父节点能到达的最远距离与v的子树中最远距离的大小来决定v能够到达的最远距离,再加上w[uv]就是u经过v能够到达的最远距离了。这里DFS是先遍历父节点再遍历孩子节点的,所以遍历孩子节点时需要用到父节点的up信息都是已经求好的,遍历一次树也就求出了树中所有节点的up信息了。虽然描述起来比较复杂,具体实现时并不困难,实现细节见代码:

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int N = 10005,M = 20005;
int h[N],e[M],w[M],ne[M],idx;
int d1[N],d2[N],up[N];
void add(int a,int b,int c){
    e[idx] = b,w[idx] = c,ne[idx] = h[a],h[a] = idx++;
}
int dfs1(int u,int fa){
    for(int i = h[u];~i;i = ne[i]){
        int j = e[i];
        if(j == fa) continue;
        int d = dfs1(j,u) + w[i];
        if(d >= d1[u])  d2[u] = d1[u],d1[u] = d;
        else if(d > d2[u])  d2[u] = d;
    }
    return d1[u];
}
void dfs2(int u,int fa){
    for(int i = h[u];~i;i = ne[i]){
        int j = e[i];
        if(j == fa) continue;
        if(d1[u] == d1[j] + w[i])   up[j] = d2[u] + w[i];
        else    up[j] = d1[u] + w[i];
        if(up[u] + w[i] > up[j])    up[j] = up[u] + w[i];
        dfs2(j,u);
    }
}
int main(){
    int n,a,b,c;
    cin>>n;
    memset(h,-1,sizeof h);
    for(int i = 0;i < n - 1;i++){
        cin>>a>>b>>c;
        add(a,b,c);
        add(b,a,c);
    }
    dfs1(1,-1);
    dfs2(1,-1);
    int res = 1e9;
    for(int i = 1;i <= n;i++)   res = min(res,max(d1[i],up[i]));
    cout<<res<<endl;
    return 0;
}
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转载自blog.csdn.net/qq_30277239/article/details/104398681
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