[树的直径/并查集/最小生成树/最小瓶颈生成树]Exercise Week6 A+B+C+D

2023-05-16

目录

  • A.[树的直径]氪金带东
    • 题意
    • 样例
    • 思路
    • 总结
    • 代码
  • B.[并查集]戴好口罩!
    • 题意
    • 样例
    • 思路
    • 总结
    • 代码
  • C.[最小生成树]掌握魔法の东东
    • 题意
    • 样例
    • 思路
    • 总结
    • 代码
  • D.[最小瓶颈生成树]数据中心
    • 题意
    • 样例
    • 思路
    • 总结
    • 代码

A.[树的直径]氪金带东

题意

实验室有n台电脑,给出所有电脑连接的情况,求每个电脑到其他电脑的最大网线长度
在这里插入图片描述


样例

样例输入:
多组测试数据!!!
对于每组测试数据,第一行一个整数N (N<=10000),接下来有N-1行,每一行两个数,对于第i行的两个数,它们表示与i号电脑连接的电脑编号以及它们之间网线的长度。网线的总长度不会超过10^9,每个数之间用一个空格隔开。

5
1 1
2 1
3 1
1 1
样例输出:
对于每组测试数据输出N行,第i行表示i号电脑的答案 (1<=i<=N).
3
2
3
4
4


思路

1.先从树中任意顶点进行一遍BFS,距离其最远的顶点便是端点之一,然后再从该端点进行一遍BFS,同样距离其最远的顶点便是另一个端点

2.然后,我们分别以这两个顶点为起点进行一遍BFS,记录下到各点的距离,最后对每个点取到两个端点距离的较大值


总结

1.由于要求所有点到其他点的最长路径长度,可以转换为求树的两个端点到其他所有点的距离,并对每个点的距离取较大值

2.树中最远的两个点之间的距离定义为树的直径,故对应的这两个点被定义为树的端点,且易知端点必然是叶子节点

3.本题利用了链式前向星存边

4.本题为多组数据输入(由于样例只有一组数据加上眼瞎 硬生生多调了一小时bug TAT)


代码

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<queue>
#include<string.h>
#define MAXN 50010
struct edge
{
    int u,v,w,nxt;
}E[MAXN];
int h[MAXN],tnt,p1,p2,vis[MAXN],dis[MAXN];
int n;
int ans[2][MAXN];
using namespace std;

void add(int u,int v,int w)//前向星
{
    E[++tnt].u=u;
    E[tnt].v=v;
    E[tnt].w=w;
    E[tnt].nxt=h[u];
    h[u]=tnt;
}

void bfs(int s,int flag)
{
    memset(vis,0,sizeof(vis));
    memset(dis,0,sizeof(dis));
    int maxl=0;
    queue<int> q;
    q.push(s);
    vis[s]=true;
    while(!q.empty())
    {
        int now=q.front();q.pop();
        for(int i=h[now];i!=-1;i=E[i].nxt)
        {
            int to=E[i].v;
            if(!vis[to])
            {
                dis[to]=dis[now]+E[i].w;
                if(dis[to]>maxl)
                {
                    maxl=dis[to];
                    flag==1?p1=to:p2=to;//分别找两个端点
                }
                vis[to]=1;
                q.push(to);
            }
        }
    }
}

void find_duandian()
{  
    bfs(1,1);
    bfs(p1,2);
}

void find_length(int s,int flag)
{
    memset(vis,0,sizeof(vis));
    queue<int> q;
    q.push(s);
    vis[s]=true;
    while(!q.empty())
    {
        int now=q.front();q.pop();
        for(int i=h[now];i!=-1;i=E[i].nxt)
        {
            int to=E[i].v;
            if(!vis[to])
            {
                ans[flag][to]=ans[flag][now]+E[i].w;     
                vis[to]=1;
                q.push(to);
            }
        }
    }
}
int main()
{
    while(cin>>n)
{ 
    memset(ans,0,sizeof(ans));
    tnt=0;p1=0;p2=0;
    int u,v,w;
    for(int i=1;i<=n;i++)   h[i]=-1;
    for(int i=2;i<=n;i++)
    {
        cin>>v>>w;
        add(i,v,w);
        add(v,i,w);
    }

    find_duandian();
    find_length(p1,0);find_length(p2,1);
    for(int i=1;i<=n;i++)
        cout<<max(ans[0][i],ans[1][i])<<endl;
}
    return 0;
}

B.[并查集]戴好口罩!

题意

新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19),简称“新冠肺炎”,是指2019新型冠状病毒感染导致的肺炎。
如果一个感染者走入一个群体,那么这个群体需要被隔离!
小A同学被确诊为新冠感染,并且没有戴口罩!!!!!!
危!!!
时间紧迫!!!!
需要尽快找到所有和小A同学直接或者间接接触过的同学,将他们隔离,防止更大范围的扩散。
众所周知,学生的交际可能是分小团体的,一位学生可能同时参与多个小团体内。
请你编写程序解决!戴口罩!!


样例

样例输入:
多组数据,对于每组测试数据:
第一行为两个整数n和m(n = m = 0表示输入结束,不需要处理),n是学生的数量,m是学生群体的数量。0 < n <= 3e4 , 0 <= m <= 5e2
学生编号为0~n-1
小A编号为0
随后,m行,每行有一个整数num即小团体人员数量。随后有num个整数代表这个小团体的学生。
100 4
2 1 2
5 10 13 11 12 14
2 0 1
2 99 2
200 2
1 5
5 1 2 3 4 5
1 0
0 0
样例输出:
输出要隔离的人数,每组数据的答案输出占一行
4
1
1


思路

1.初始时,每个人只属于自己的小团体,且小团体的成员数目都为1

2.边输入边处理,对于在同一小集体内的两同学,合并他们的小团体,注意改变成员数量

3.最后输出0号学生小A所属小团体的成员数量


总结

1.本题利用了并查集的路径压缩优化

2.只看代码的话是一道裸的并查集的题,但其实可能并不那么好想到,在合并时,所有在同一小集体的学生属于一个并查集很易知,但是如果两个小团体同时具有某个学生,那么这两个小团体其实就同属于一个并查集了(通过该学生建立了联系)

3.故我们只需要进行正常的合并,随后输出0号学生小A所属的并查集的成员个数
(在合并时 如果两学生已经同属于一个并查集了 就要及时return 不然会出错 TAT


代码

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<queue>
#include<string.h>
#define MAXN 50010
int f[MAXN],m,n,tnt[MAXN];
using namespace std;
int find(int x)
{
    return x==f[x]? x :f[x]=find(f[x]);
}
void merge(int x,int y)
{
    int fx=find(x),fy=find(y);
    f[fx]=fy;//fy合并到fx上
    if(fx==fy)  return;//由于没加这一句话,又de了一年的bug
    tnt[fy]+=tnt[fx];
}
int main()
{
    while(true)
    {
        cin>>n>>m;
        if(n==0&&m==0)  break;

        for(int i=0;i<n;i++)   { f[i]=i;tnt[i]=1;}

        while(m--)
        {
            int sum;
            cin>>sum;
            int last=-1,p;
            while(sum--)
            {
                cin>>p;
                if(last!=-1)    merge(last,p);
                last=p;
            }
        }
        cout<<tnt[find(0)]<<endl;
    }
    system("pause");
    return 0;
}

C.[最小生成树]掌握魔法の东东

题意

有n块田,需要把这些田全部浇水,可以消耗一定的费用直接在某块田浇水(消耗费用为Wi),也可以消耗一定费用,将水从一块田引到另一块田
求全部灌水的最小消耗


样例

样例输入:
第1行:一个数n
第2行到第n+1行:数wi
第n+2行到第2n+1行:矩阵即pij矩阵
4
5
4
4
3
0 2 2 2
2 0 3 3
2 3 0 4
2 3 4 0
样例输出:
一个数字,表示全部灌水的最小消耗
9


思路

1.将n个消耗Wi当做是0号点与i号点之间路径的费用,加入n条边

2.读入1~n号节点之间的费用(采用存边的存储方式)

3.跑一遍Kruskal,求得答案


总结

1.如果没有可以引水的条件,本题本身就是一个最小生成树问题

2.但由于最初的水源是从天上来的,故我们可以将天上也当做一个点,因为最终的生成树中也包含它,且该点到其他点的距离(费用)即为Wi

3.故我们先采用2的思想将图重构,再对这n+1个点跑一边最小生成树,再输出总费用即可
(要注意重构后已经变成n+1个点了,故需要n条边)


代码

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<queue>
#include<string.h>
#define MAXN 90010
int n,tnt,ans,sum;
int f[310];
using namespace std;
struct edge
{
    int u,v,w;
    bool operator < (const edge& x) const{
            return w<x.w;
    }
}E[MAXN];
int find(int x)
{
    return x==f[x]? x : f[x]=find(f[x]);
}
void unite(int x,int y)
{
    x=find(x);y=find(y);
    f[x]=y;
}
int main()
{
    cin>>n;
    int w;
    for(int i=0;i<=n;i++)   f[i]=i;
    for(int i=1;i<=n;i++)//引黄河之水
    {
        cin>>w;
        E[++tnt].u=0;
        E[tnt].v=i;
        E[tnt].w=w;
    }

    for(int i=1;i<=n;i++)
        for(int j=1;j<=n;j++)
    {
        cin>>w;
        if(i==j)    continue;
        E[++tnt].u=i;
        E[tnt].v=j;
        E[tnt].w=w;
    }
    sort(E+1,E+tnt+1);
    for(int i=1;i<=tnt;i++)
    {
        int x=find(E[i].u),y=find(E[i].v);
        if(x==y)    continue;
        unite(x,y);
        sum+=E[i].w;
        ans++;
        if(ans==n)    break;
    }
    cout<<sum<<endl;
    return 0;
}

D.[最小瓶颈生成树]数据中心

题意

在这里插入图片描述


样例

样例输入:
4
5
1
1 2 3
1 3 4
1 4 5
2 3 8
3 4 2
样例输出:
4


思路

思路很简单,就是构造最小生成树
(但是这个磨人的题干让人难以想到这就是个很简单的最小生成树…)


总结

1.根据题意,我们需要构造出一棵生成树,且该树中的最大权值最小

2.根据常识可知(雾),最小生成树即为最小瓶颈生成树,所以我们只需要构造一棵最小生成树,再从中找到权值最大的边并输出其权值


代码

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<queue>
#include<string.h>
#define MAXN 100010
int n,sum,m,r;
int f[MAXN];
using namespace std;
struct edge
{
    int u,v,w;
    bool operator < (const edge& x) const{
            return w<x.w;
    }
}E[MAXN];
int find(int x)
{
    return x==f[x]? x : f[x]=find(f[x]);
}
void unite(int x,int y)
{
    x=find(x);y=find(y);
    f[x]=y;
}
int main()
{
    cin>>n>>m>>r;
    int u,v,w;
    for(int i=1;i<=n;i++)   f[i]=i;

    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        cin>>u>>v>>w;
        E[i].u=u;
        E[i].v=v;
        E[i].w=w;
    }
    sort(E+1,E+m+1);

    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        int x=find(E[i].u),y=find(E[i].v);
        if(x==y)    continue;
        unite(x,y);
        sum++;
        if(sum==n-1)    {cout<<E[i].w<<endl;break;}
    }
    return 0;
}
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