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树的分治是处理树结构问题的有效方法,但具体实现起来可能需要一些技巧。以下是关于树的分治的详细解释及其在路径问题中的应用:
树的分治主要分为两种:点分治和边分治。点分治的核心是找到树的重心,将重心移除,并递归处理各子树;边分治则是寻找一条边,将树分割成两部分,并以这条边的两端点为新的根,分别处理。
重心的选择:重心通常选择为当前子树中离叶子节点最近的节点,使得每个子树的大小尽可能平衡。这有助于优化递归深度和效率。
路径信息统计:移除重心后,对子树中的每个分裂部分进行深度优先遍历,统计从新的根节点到所有结点的路径信息,进而确定包含重心的所有路径。
递归处理:对每个子树分别处理,直到剩下一个根节点为止。
边分治通过选择一条边,使得删除该边后两棵子树尽可能平衡,然后以这条边的两端点为根,分别统计路径信息:
边的选择:选择长度接近于平均的边,以平衡两棵子树的大小。
路径信息合并:分别统计每个子树中的路径信息,并合并计算包含这条边的所有路径。
递归处理:对每个子树分别进行分治处理,直到只剩一条边为止。
对于极端树(如链状结构),采用树分治可能导致较高的时间复杂度。因此,选择优质的割点,即每次将树分成大小尽可能相等的两部分,这可以通过树形DP在O(N)时间内确定,避免重复计算和优化效率。
给定样例:
5个节点,k=4,边信息如下:
深度计算:各节点深度:1(根)深度0;2、4深度1;3、5深度2。
计数满足条件的点对:考虑每个节点的深度后,统计满足i < j且depth[i] + depth[j] <=4的点对数。例如,(1,1)不合格;(2,3)可能需要深度和及其路径来计算。
应用点分治选优割点,以确保递归深度最少,从而减少时间复杂度。
根据点分治的思路,编写代码,参考样例中的逻辑,确保对深度和子树结构的有效追踪和统计。这包括:
确保代码结构清晰,函数模块明确,便于维护和修改。
样例输出8,表示满足条件的点对数目。
以上是关于树的分治和路径计算的问题解读,帮助理解如何通过分治方法解决树结构中的路径问题,确保代码逻辑正确并提高效率。
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