NOIP2019 PJ 对称二叉树

题目描述

一棵有点权的有根树如果满足以下条件,则被轩轩称为对称二叉树:

  • 二叉树;
  • 将这棵树所有节点的左右子树交换,新树和原树对应位置的结构相同且点权相等。

下图中节点内的数字为权值,节点外的 id 表示节点编号。

现在给出一棵二叉树,希望你找出它的一棵子树,该子树为对称二叉树,且节点数最多。请输出这棵子树的节点数。
注意:只有树根的树也是对称二叉树。本题中约定,以节点 T 为子树根的一棵“子树”指的是:节点 T 和它的全部后代节点构成的二叉树。

输入

第一行一个正整数 n,表示给定的树的节点的数目,规定节点编号 1~n,其中节点1 是树根。
第二行 n 个正整数,用一个空格分隔,第 i 个正整数 vi 代表节点 i 的权值。
接下来 n 行,每行两个正整数 li , ri ,分别表示节点 i 的左右孩子的编号。如果不存在左 / 右孩子,则以 −1 表示。两个数之间用一个空格隔开。

输出

输出共一行,包含一个整数,表示给定的树的最大对称二叉子树的节点数。
输入样例 1
2
1 3
2 -1
-1 -1
输入样例 2
10
2 2 5 5 5 5 4 4 2 3
9 10
-1 -1
-1 -1
-1 -1
-1 -1
-1 2
3 4
5 6
-1 -1
7 8
输出样例 1
1
输出样例 2
3

输入输出样例 1 说明


最大的对称二叉子树为以节点 2 为树根的子树,节点数为 1。

输入输出样例 2 说明


最大的对称二叉子树为以节点 7 为树根的子树,节点数为 3。

数据规模与约定

共25个测试点。vi≤1000
测试点1~3,n≤10,保证根结点的左子树的所有节点都没有右孩子,根结点的右子树的所有节点都没有左孩子。
测试点4~8,n≤10。
测试点9~12,n≤10^5,保证输入是一棵“满二叉树”。
测试点13~16,n≤10^5,保证输入是一棵“完全二叉树”。
测试点17~20,n≤10^5,保证输入的树的点权均为 1。
测试点21~25,n≤10^6。

解题思路

这道题看起来难度很大,很多同学不敢去做。但实际上改题的做法很暴力:枚举每个结点,如果它左右子树大小相同,则暴力 Check 一下以这个结点为根的子树是否合法。
虽然看上去很暴力(复杂度好像是O(n^2)),但实际上这样做的时间复杂度的确是 O(nlog n)。
证明思路可以采用启发式合并的时间复杂度证明思路。
即:因为左右子树相同时才 check,因此每一次 check 树的大小至少增大一倍。最多 log 次树的大小就会到达 n,所以每个结点只会被 check log 次。
参考代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int MAXN = 1000000;
int siz[MAXN + 5], le[MAXN + 5], ri[MAXN + 5], v[MAXN + 5], ans;

bool check(int r1, int r2) {
    if( v[r1] != v[r2] ) return false;
    else if( r1 == 0 && r2 == 0 ) return true;
    else return check(le[r1], ri[r2]) && check(ri[r1], le[r2]);
}
int dfs1(int rt) {
    if( !rt ) return 0;
    else return siz[rt] = dfs1(le[rt]) + dfs1(ri[rt]) + 1;
}
void dfs2(int rt) {
    if( !rt ) return ;
    if( siz[le[rt]] == siz[ri[rt]] )
        if( check(le[rt], ri[rt]) ) ans = max(ans, siz[rt]);
    dfs2(le[rt]), dfs2(ri[rt]);
}
int main() 
{
    int n; v[0] = -1;
    scanf("%d", &n);
    for(int i=1;i<=n;i++)
        scanf("%d", &v[i]);
    for(int i=1;i<=n;i++) {
        scanf("%d%d", &le[i], &ri[i]);
        if( le[i] == -1 ) le[i] = 0;
        if( ri[i] == -1 ) ri[i] = 0;
    }
    dfs1(1);
    dfs2(1);
    printf("%d\n", ans);
    return 0;
}

解题思路2:

如果一棵子树是对称的,那么他的中序变量和逆中序遍历是相同的,也就是子树的DFS序是回文串。
需要注意的是,不同层次结点是值有可能相同,这样儿子在左边或者右边就判断不出来(父亲结点的值跟儿子一样),因此,我们可以给结点的值加入层次,如加上层次*1001(超过权值的范围)。
处理好DFS序和子树结点数量后,跑一遍Manacher匹配最大回文串,如果回文长度跟子树结点数量相等,那么就是对称子树,记录最大值。
还有其他做法:哈希(有冲突怎么办?)、爆搜(怎么剪枝?)
实现代码:略。

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转载自www.cnblogs.com/tham/p/11743294.html
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