题解报告:hihoCoder #1050 : 树中的最长路

描述

上回说到,小Ho得到了一棵二叉树玩具,这个玩具是由小球和木棍连接起来的,而在拆拼它的过程中,小Ho发现他不仅仅可以拼凑成一棵二叉树!还可以拼凑成一棵多叉树——好吧,其实就是更为平常的树而已。

但是不管怎么说,小Ho喜爱的玩具又升级换代了,于是他更加爱不释手(其实说起来小球和木棍有什么好玩的是吧= =)。小Ho手中的这棵玩具树现在由N个小球和N-1根木棍拼凑而成,这N个小球都被小Ho标上了不同的数字,并且这些数字都是出于1..N的范围之内,每根木棍都连接着两个不同的小球,并且保证任意两个小球间都不存在两条不同的路径可以互相到达。总而言之,是一个相当好玩的玩具啦!

但是小Hi瞧见小Ho这个样子,觉得他这样沉迷其中并不是一件好事,于是寻思着再找点问题让他来思考思考——不过以小Hi的水准,自然是手到擒来啦!

于是这天食过早饭后,小Hi便对着又拿着树玩具玩的不亦乐乎的小Ho道:“你说你天天玩这个东西,我就问你一个问题,看看你可否知道?”

“不好!”小Ho想都不想的拒绝了。

“那你就继续玩吧,一会回国的时候我不叫上你了~”小Hi严肃道。

“诶!别别别,你说你说,我听着呢。”一向习惯于开启跟随模式的小Ho忍不住了,马上喊道。

小Hi满意的点了点头,随即说道:“这才对嘛,我的问题很简单,就是——你这棵树中哪两个结点之间的距离最长?当然,这里的距离是指从一个结点走到另一个结点经过的木棍数。”。

“啊?”小Ho低头看了看手里的玩具树,困惑了。

提示一:路总有折点,路径也不例外!

输入

每个测试点(输入文件)有且仅有一组测试数据。

每组测试数据的第一行为一个整数N,意义如前文所述。

每组测试数据的第2~N行,每行分别描述一根木棍,其中第i+1行为两个整数Ai,Bi,表示第i根木棍连接的两个小球的编号。

对于20%的数据,满足N<=10。

对于50%的数据,满足N<=10^3。

对于100%的数据,满足N<=10^5,1<=Ai<=N, 1<=Bi<=N

小Hi的Tip:那些用数组存储树边的记得要开两倍大小哦!

输出

对于每组测试数据,输出一个整数Ans,表示给出的这棵树中距离最远的两个结点之间相隔的距离。

样例输入

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

样例输出

6
解题思路:题意:有n个点,它们之间有n-1条无向边,形成一棵树,并且保证任意两个点间都不存在两条不同的路径可以互相到达。求这棵树中哪两个结点之间的距离最长?这里的距离是指从一个结点走到另一个结点经过的边数。
求树的直径(最长路),也就是图中某两点的最长距离。做法:随便以某一个点开始dfs(bfs)找到深度最大的便是直径的某一端点t,然后从这个点t再dfs(bfs)一次就可以找出直径的另一端点s,这样s---t就是树的直径,也就是常说的树上最长路。为什么可以随便以一个点开始就能找到直径的某一端点呢?请看这篇博文(不难理解):树的直径最长路证明

AC代码一(129ms):两次dfs。时间复杂度为0(2E)。
 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 using namespace std;
 3 const int maxn=1e5+5;
 4 vector<int> vec[maxn];
 5 int n,u,v,maxdep,maxvex;bool vis[maxn];
 6 void dfs(int x,int dep){
 7     vis[x]=true;
 8     int sz=vec[x].size();
 9     if(sz==1&&dep>maxdep){maxdep=dep;maxvex=x;}//找到离当前根节点最远的叶子节点,更新深度值和叶子节点编号
10     for(int i=0;i<sz;++i)//遍历其邻接点
11         if(!vis[vec[x][i]])dfs(vec[x][i],dep+1);
12 }
13 int main(){
14     while(~scanf("%d",&n)){
15         for(int i=1;i<=n;++i)vec[i].clear();
16         while(--n){
17             scanf("%d%d",&u,&v);
18             vec[u].push_back(v);
19             vec[v].push_back(u);
20         }
21         maxdep=0,maxvex=1;
22         memset(vis,false,sizeof(vis));
23         dfs(1,0);//第一次随便以某个点为根节点,找树的直径的某一端点maxvex
24         memset(vis,false,sizeof(vis));maxdep=0;
25         dfs(maxvex,0);//第二次从maxvex去找树直径的另一端点
26         printf("%d
",maxdep);
27     }
28     return 0;
29 }

AC代码二(89ms):两次bfs。

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 using namespace std;
 3 const int maxn=1e6+5;
 4 struct EDGE{int to,next;}edge[maxn<<1];
 5 struct node{
 6     int u,dep;
 7     node(int x,int y):u(x),dep(y){}
 8 };
 9 int n,x,y,cnt,res,maxdep,maxvex,head[maxn];bool vis[maxn];
10 queue<node> que;
11 void add_edge(int u,int v){
12     edge[cnt].to=v;
13     edge[cnt].next=head[u];
14     head[u]=cnt++;
15 }
16 void bfs(int u,int dep,int &maxdep,int &maxvex){
17     while(!que.empty())que.pop();
18     memset(vis,false,sizeof(vis));
19     que.push(node(u,dep));vis[u]=true;
20     while(!que.empty()){
21         node nod=que.front();que.pop();
22         for(int i=head[nod.u];~i;i=edge[i].next){
23             int v=edge[i].to;
24             if(!vis[v]){
25                 vis[v]=true;
26                 que.push(node(v,nod.dep+1));
27             }
28         }
29         if(maxdep<nod.dep)maxdep=nod.dep,maxvex=nod.u;//取最深
30     }
31 }
32 int main(){
33     while(~scanf("%d",&n)){
34         memset(head,-1,sizeof(head));cnt=0;
35         while(--n){
36             scanf("%d%d",&x,&y);
37             add_edge(x,y);
38             add_edge(y,x);
39         }
40         maxdep=0,maxvex=1;
41         bfs(1,0,maxdep,maxvex);maxdep=0;
42         bfs(maxvex,0,maxdep,maxvex);
43         printf("%d
",maxdep);
44     }
45     return 0;
46 }

AC代码三(79ms):一次dfs。这里用到了一个树的性质:树的直径的长度一定会是某个点t的最长距离first(t)与次长距离second(t)之和。最后求出max{first(t),second(t)}就可以了。如果用first(t),second(t)分别表示以t为根节点的子树中最长路和次长路的长度,那么只需要求出t的所有子结点的first值,first(t)便是这些first值中的最大值+1,second(t)便是这些first值中的次大值+1。时间复杂度为O(E)。

  1 #include<bits/stdc++.h>
  2 using namespace std;
  3 const int maxn=1e6+5;
  4 struct node{int to,next;}edge[maxn<<1];//无向图双向边,2倍边数
  5 int n,x,y,cnt,res,head[maxn];
  6 void add_edge(int u,int v){//链式前向星
  7     edge[cnt].to=v;
  8     edge[cnt].next=head[u];//第cnt条边记录上一次起点为u的边的编号
  9     head[u]=cnt++;//head[u]表示当前以u为起点的第cnt条边
 10 }
 11 int dfs(int u,int fa,int &maxdist){
 12     int Dmax=0,Dsec=0;//每一个子树的根节点都有一个最长距离和次长距离,因此要重新定义,不然会出错
 13     for(int i=head[u];~i;i=edge[i].next){
 14         //printf("第%d条边
",i/2);
 15         int v=edge[i].to;//取出子树节点
 16         //cout<<"fa:"<<fa<<",u:"<<u<<",v:"<<v<<endl;
 17         if(v^fa){//避免再次遍历到父节点
 18             //cout<<"u:"<<u<<' '<<"v:"<<v<<endl;
 19             int nowd=dfs(v,u,maxdist)+1;
 20             if(nowd>Dmax)Dsec=Dmax,Dmax=nowd;
 21             else if(nowd>Dsec)Dsec=nowd;
 22             //求出t的所有子结点的Dmax(first)值,first(t)便是这些first值中的最大值+1,second(t)便是这些first值中的次大值+1.
 23             //cout<<u<<"--->"<<v<<"、子树的最长深度:"<<nowd<<",第一长:"<<Dmax<<",第二长:"<<Dsec<<endl;
 24         }
 25     }
 26     maxdist=max(maxdist,Dmax+Dsec);//更新树的直径:最长+次长
 27     //cout<<"目前最长的距离"<<maxdist<<endl;
 28     return Dmax;//返回当前以u为根的子树中的最大深度
 29 }
 30 int main(){
 31     while(~scanf("%d",&n)){
 32         memset(head,-1,sizeof(head));cnt=0;
 33         while(--n){
 34             scanf("%d%d",&x,&y);
 35             add_edge(x,y);
 36             add_edge(y,x);
 37         }
 38         int maxlen=0;
 39         dfs(1,-1,maxlen);
 40         printf("%d
",maxlen);
 41     }
 42     return 0;
 43 }
 44 /**
 45 样例模拟过程如下:
 46 8
 47 1 2
 48 1 3
 49 1 4
 50 4 5
 51 3 6
 52 6 7
 53 7 8
 54 第2条边
 55 fa:-1,u:1,v:4
 56 u:1 v:4
 57 第3条边
 58 fa:1,u:4,v:5
 59 u:4 v:5
 60 第3条边
 61 fa:4,u:5,v:4
 62 目前最长的距离0
 63 4--->5、子树的最长深度:1,第一长:1,第二长:0
 64 第2条边
 65 fa:1,u:4,v:1
 66 目前最长的距离1
 67 1--->4、子树的最长深度:2,第一长:2,第二长:0
 68 第1条边
 69 fa:-1,u:1,v:3
 70 u:1 v:3
 71 第4条边
 72 fa:1,u:3,v:6
 73 u:3 v:6
 74 第5条边
 75 fa:3,u:6,v:7
 76 u:6 v:7
 77 第6条边
 78 fa:6,u:7,v:8
 79 u:7 v:8
 80 第6条边
 81 fa:7,u:8,v:7
 82 目前最长的距离1
 83 7--->8、子树的最长深度:1,第一长:1,第二长:0
 84 第5条边
 85 fa:6,u:7,v:6
 86 目前最长的距离1
 87 6--->7、子树的最长深度:2,第一长:2,第二长:0
 88 第4条边
 89 fa:3,u:6,v:3
 90 目前最长的距离2
 91 3--->6、子树的最长深度:3,第一长:3,第二长:0
 92 第1条边
 93 fa:1,u:3,v:1
 94 目前最长的距离3
 95 1--->3、子树的最长深度:4,第一长:4,第二长:2
 96 第0条边
 97 fa:-1,u:1,v:2
 98 u:1 v:2
 99 第0条边
100 fa:1,u:2,v:1
101 目前最长的距离3
102 1--->2、子树的最长深度:1,第一长:4,第二长:2
103 目前最长的距离6
104 6
105 **/

原文地址:https://www.cnblogs.com/acgoto/p/9563328.html