【深度优先搜索】【C++算法】834 树中距离之和

作者推荐

【动态规划】【map】【C++算法】1289. 下降路径最小和 II

本文涉及知识点

深度优先搜索 树 图论

LeetCode834 树中距离之和

给定一个无向、连通的树。树中有 n 个标记为 0…n-1 的节点以及 n-1 条边 。
给定整数 n 和数组 edges ， edges[i] = [ai, bi]表示树中的节点 ai 和 bi 之间有一条边。
返回长度为 n 的数组 answer ，其中 answer[i] 是树中第 i 个节点与所有其他节点之间的距离之和。
示例 1:
输入: n = 6, edges = [[0,1],[0,2],[2,3],[2,4],[2,5]]
输出: [8,12,6,10,10,10]
解释: 树如图所示。
我们可以计算出 dist(0,1) + dist(0,2) + dist(0,3) + dist(0,4) + dist(0,5)
也就是 1 + 1 + 2 + 2 + 2 = 8。 因此，answer[0] = 8，以此类推。
示例 2:
输入: n = 1, edges = []
输出: [0]
示例 3:
输入: n = 2, edges = [[1,0]]
输出: [1,1]
参数:
1 <= n <= 3 * 104
edges.length == n - 1
edges[i].length == 2
0 <= ai, bi < n
ai != bi
给定的输入保证为有效的树

深度优先搜索

假定节点0是树的根。
一，通过深度优先搜索计算m_vSubNodeCounts[i] ，以i为根节点的子树的节点数量。
二，通过深度优先搜索计算0到所有节点的距离。
DFSDis返回值是： cur到所有子孙节点的距离。
三，深度优先搜索，通过父节点到各点距离，计算当前节点到各点距离。
当前节点 和 当前节点的子孙节点 到 当前节点 的距离比到当前节点的父节点少1。
其它节点 到当前节点的距离比到当前节点的父节点的距离多1。

代码

核心代码

class CNeiBo2
{
public:
	CNeiBo2(int n, bool bDirect, int iBase = 0) :m_iN(n), m_bDirect(bDirect), m_iBase(iBase)
	{
		m_vNeiB.resize(n);
	}
	CNeiBo2(int n, vector<vector<int>>& edges, bool bDirect, int iBase = 0) :m_iN(n), m_bDirect(bDirect), m_iBase(iBase)
	{
		m_vNeiB.resize(n);
		for (const auto& v : edges)
		{
			m_vNeiB[v[0] - iBase].emplace_back(v[1] - iBase);
			if (!bDirect)
			{
				m_vNeiB[v[1] - iBase].emplace_back(v[0] - iBase);
			}
		}
	}
	inline void Add(int iNode1, int iNode2)
	{
		iNode1 -= m_iBase;
		iNode2 -= m_iBase;
		m_vNeiB[iNode1].emplace_back(iNode2);
		if (!m_bDirect)
		{
			m_vNeiB[iNode2].emplace_back(iNode1);
		}
	}
	const int m_iN;
	const bool m_bDirect;
	const int m_iBase;
	vector<vector<int>> m_vNeiB;
};


class Solution {
public:
	vector<int> sumOfDistancesInTree(int n, vector<vector<int>>& edges) {
		m_vSubNodeCounts.resize(n);
		m_vRet.resize(n);
		CNeiBo2 neiBo(n, edges, false);
		DFSSubNodeCount(neiBo, 0, -1);
		m_vRet[0] = DFSDis(neiBo, 0, -1);
		DFS(neiBo, 0, -1);
		return m_vRet;
	}
	void DFS(const CNeiBo2& neiBo, int cur, int parent)
	{
		if (-1 != parent)
		{
			m_vRet[cur] = m_vRet[parent] - m_vSubNodeCounts[cur] + (m_vSubNodeCounts.size() - m_vSubNodeCounts[cur]);
		}
		for (const auto& next : neiBo.m_vNeiB[cur])
		{
			if (parent == next)
			{
				continue;
			}
			DFS(neiBo, next, cur);
		}
	}
	int DFSSubNodeCount(const CNeiBo2& neiBo,int cur,int parent)
	{
		int iRet = 1;
		for (const auto& next : neiBo.m_vNeiB[cur])
		{
			if (parent == next)
			{
				continue;
			}
			iRet += DFSSubNodeCount(neiBo, next, cur);
		}
		return m_vSubNodeCounts[cur] = iRet;
	}
	int DFSDis(const CNeiBo2& neiBo, int cur, int parent)	
	{
		int iDis = m_vSubNodeCounts[cur]-1;
		for (const auto& next : neiBo.m_vNeiB[cur])
		{
			if (parent == next)
			{
				continue;
			}
			iDis += DFSDis(neiBo, next, cur);
		}
		return iDis;
	}
	vector<int> m_vSubNodeCounts,m_vRet;
};
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37
  • 38
  • 39
  • 40
  • 41
  • 42
  • 43
  • 44
  • 45
  • 46
  • 47
  • 48
  • 49
  • 50
  • 51
  • 52
  • 53
  • 54
  • 55
  • 56
  • 57
  • 58
  • 59
  • 60
  • 61
  • 62
  • 63
  • 64
  • 65
  • 66
  • 67
  • 68
  • 69
  • 70
  • 71
  • 72
  • 73
  • 74
  • 75
  • 76
  • 77
  • 78
  • 79
  • 80
  • 81
  • 82
  • 83
  • 84
  • 85
  • 86
  • 87
  • 88
  • 89
  • 90

测试用例

template<class T>
void Assert(const T& t1, const T& t2)
{
	assert(t1 == t2);
}

template<class T>
void Assert(const vector<T>& v1, const vector<T>& v2)
{
	if (v1.size() != v2.size())
	{
		assert(false);
		return;
	}
	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		Assert(v1[i], v2[i]);
	}

}

int main()
{
	int n;
	vector<vector<int>> edges;
	{
		Solution sln;
		n = 6, edges = { {0,1},{0,2},{2,3},{2,4},{2,5} };
		auto res = sln.sumOfDistancesInTree(n, edges);
		Assert(vector<int>{8, 12, 6, 10, 10, 10}, res);
	}
	{
		Solution sln;
		n = 1, edges = {};
		auto res = sln.sumOfDistancesInTree(n, edges);
		Assert(vector<int>{0}, res);
	}
	{
		Solution sln;
		n = 2, edges = { {1,0} };
		auto res = sln.sumOfDistancesInTree(n, edges);
		Assert(vector<int>{1,1}, res);
	}
	{
		Solution sln;
		n = 3, edges = { {2,1},{0,2} };
		auto res = sln.sumOfDistancesInTree(n, edges);
		Assert(vector<int>{3,3,2}, res);
	}
}
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37
  • 38
  • 39
  • 40
  • 41
  • 42
  • 43
  • 44
  • 45
  • 46
  • 47
  • 48
  • 49
  • 50

2023年1月

class Solution {
public:
vector sumOfDistancesInTree(int n, vector& edges) {
m_n = n;
m_vChildDis.assign(n, -1);
m_vChildNum.resize(n, -1);
m_vNP.resize(n);
m_vTotalNum.resize(n);
for (auto& e : edges)
{
m_vNP[e[0]].push_back(e[1]);
m_vNP[e[1]].push_back(e[0]);
}
dfs1(0, -1);
dfs2(0, -1);
return m_vTotalNum;
}
void dfs1(int iCur, const int iParent)
{
int iDis = 0;
int iNum = 0;
for (const auto& next : m_vNP[iCur])
{
if (iParent == next)
{
continue;
}
dfs1(next, iCur);
iDis += m_vChildDis[next];
iNum += m_vChildNum[next];
}
m_vChildDis[iCur] = iDis + iNum;
m_vChildNum[iCur] = iNum+1;
}
void dfs2(int iCur, const int iParent)
{
if (-1 == iParent)
{
m_vTotalNum[iCur] = m_vChildDis[iCur];
}
else
{
m_vTotalNum[iCur] = m_vTotalNum[iParent] - m_vChildDis[iCur] - m_vChildNum[iCur] + (m_n - m_vChildNum[iCur]) + m_vChildDis[iCur];
}
for (const auto& next : m_vNP[iCur])
{
if (iParent == next)
{
continue;
}
dfs2(next, iCur);
}
}
vector m_vChildDis;//距离子孙节点之和
vector m_vChildNum;//子孙数量之和+1
vector m_vTotalNum;
int m_n;
vector < vector > m_vNP;
};

2023年 6月

class Solution {
public:
vector sumOfDistancesInTree(int n, vector& edges) {
m_vTotalDis.resize(n);
m_vNodeNum.resize(n);
m_vLeve.resize(n);
m_vParent.assign(n, -1);
CNeiBo2 neiBo(n, edges, false);
DSFLeveAndNodeCount(neiBo.m_vNeiB, 0, -1);
m_vTotalDis[0] = std::accumulate(m_vLeve.begin(), m_vLeve.end(), 0);
//必须按父子顺序出来
DFS(neiBo.m_vNeiB, 0, -1);
return m_vTotalDis;
}
void DFS(vector& neiBo, int iCur, int iParent)
{
if (-1 != iParent)
{
m_vTotalDis[iCur] = m_vTotalDis[m_vParent[iCur]] - m_vNodeNum[iCur] + (m_vNodeNum[0] - m_vNodeNum[iCur]);
}
for (const auto& next : neiBo[iCur])
{
if (next == iParent)
{
continue;
}
DFS(neiBo, next, iCur);
}
}
void DSFLeveAndNodeCount( vector& neiBo,int iCur,int iParent)
{
if (-1 != iParent)
{
m_vLeve[iCur] = m_vLeve[iParent] + 1;
m_vParent[iCur] = iParent;
}
m_vNodeNum[iCur] = 1;
for (const auto& next : neiBo[iCur])
{
if (next == iParent)
{
continue;
}
DSFLeveAndNodeCount(neiBo,next, iCur);
m_vNodeNum[iCur] += m_vNodeNum[next];
}
}
vector m_vTotalDis,m_vNodeNum,m_vLeve,m_vParent;
};

扩展阅读

视频课程

有效学习：明确的目标 及时的反馈 拉伸区（难度合适），可以先学简单的课程，请移步CSDN学院，听白银讲师（也就是鄙人）的讲解。
https://edu.csdn.net/course/detail/38771

如何你想快

速形成战斗了，为老板分忧，请学习C#入职培训、C++入职培训等课程
https://edu.csdn.net/lecturer/6176

相关

下载

想高屋建瓴的学习算法，请下载《喜缺全书算法册》doc版
https://download.csdn.net/download/he_zhidan/88348653

我想对大家说的话
闻缺陷则喜是一个美好的愿望，早发现问题，早修改问题，给老板节约钱。
子墨子言之：事无终始，无务多业。也就是我们常说的专业的人做专业的事。
如果程序是一条龙，那算法就是他的是睛

测试环境

操作系统：win7 开发环境： VS2019 C++17
或者 操作系统：win10 开发环境： VS2022 C++17
如无特殊说明，本算法用**C++**实现。

文章知识点与官方知识档案匹配，可进一步学习相关知识
算法技能树首页概览60496 人正在系统学习中
群中有博文配套源码
QQ群名片
注：本文转载自blog.csdn.net的闻缺陷则喜何志丹的文章"https://blog.csdn.net/he_zhidan/article/details/135665128"。版权归原作者所有，此博客不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如有侵权，请联系我们删除。
复制链接
相关推荐
发表评论

评论记录：

未查询到任何数据！