hihocoder第237周：三等分带权树

Posted 2021-02-04 weiyinfu

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问题描述

给定一棵树，树中每个结点权值为[-100,100]之间的整数。树中包含结点总数不超过1e5。任选两个非根节点A、B，将这两个结点与其父节点断开，可以得到三棵子树。现要求三棵子树的权值之和相等，问A、B有多少种选择方法。

输入

T：样例种数
N：树中结点个数
v1 father1
v2 father2

问题分析

此问题是一道树形DP。
如何才能将一棵树划分成三棵权值之和相等的子树？有两种情况：

• 若结点x和结点y没有血缘关系（不是祖孙关系），则x和y的权值之和都是s（s为整棵树的权值之和的三分之一），x和y把这棵树截为三段。
• 若结点x和结点y有血缘关系，不妨设x是y的祖先，则x的权值之和为2s，y的权值之和为s。x和y把这棵树截为三段。

最精简的代码

#include<iostream>
#include<stdio.h> 
#include<iostream> 
using namespace std;
const int maxn = 1e5 + 7;
typedef  long long ll;
struct Node {
    int v;
    int s; 
    int son;
}a[maxn];
int nex[maxn];
int root;
int per;
int n;
ll ans;
int perCount = 0;
int go(int nodeId) {
    int temp = perCount;
    a[nodeId].s = a[nodeId].v;
    for (int i = a[nodeId].son; i != -1; i = nex[i]) {
        a[nodeId].s += go(i);
    }
    if (nodeId != root) {
        if (a[nodeId].s == per * 2) {
            ans += perCount - temp;
        }
        if (a[nodeId].s == per) {
            ans += temp;
            perCount++;
        }
    } 
    return a[nodeId].s;
}
void push(int parent, int son) {
    int temp = a[parent].son;
    nex[son] = temp;
    a[parent].son = son;
} 
int main() { 
    int T;
    cin >> T;
    while (T-- > 0) { 
        cin >> n;
        for (int i = 0; i <= n; i++) {
            a[i].son = -1;
            nex[i] = -1;
        }
        int s = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int father;
            cin >> a[i].v >> father;
            s += a[i].v;
            father--;
            if (father == -1) {
                root = i;
            }
            else {
                push(father, i);
            }
        }
        
        if (s % 3 == 0) {
            per = s / 3;
            ans = 0;
            perCount = 0;
            go(root); 
            cout << ans << endl;
        }
        else {
            cout << 0 << endl;
        } 
    }
    return 0;
}

复杂但是直观的代码

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
const int maxn = 1e5 + 7;
typedef long long ll;
int n;
int per;//每个分支应该等于的数值
struct Node {
    int v;//结点权重
    int s;//结点所代表的子树的权重之和
    int sonPerCount;//子树中权值之和为per的结点个数（包括自身）
    int son;//儿子结点，链表第一个结点
    int next;//下一个兄弟结点
}a[maxn];
void push(int father, int son) {
    int temp = a[father].son;
    a[son].next = temp;
    a[father].son = son;
}
int root;
void init(int nodeId) {
    a[nodeId].s = a[nodeId].v;
    for (int i = a[nodeId].son; ~i; i = a[i].next) {
        init(i);
        a[nodeId].s += a[i].s;
        a[nodeId].sonPerCount += a[i].sonPerCount;
    }
    if (a[nodeId].s == per) {
        a[nodeId].sonPerCount++;
    }
}
ll count1 = 0, count2 = 0;//count1表示我的值为per时，count2表示我的值为2per时
int totalPer = 0;
int cnt = 0;
ll ans = 0;
void go(int nodeId) {
    if (a[nodeId].s == per) {
        if (nodeId != root) {
            count1 += totalPer - cnt - a[nodeId].sonPerCount;
        }
        cnt++;
    }
    //此处不能有else，因为当per=0时，子树中的总和为per的结点也会生效
    if (a[nodeId].s == per * 2) {
        if (nodeId != root) {
            count2 += a[nodeId].sonPerCount;
            if (per == 0)count2--;//因为sonPerCount包括结点自身，所以需要先去掉结点
        }
    }
    for (int i = a[nodeId].son; ~i; i = a[i].next) {
        go(i);
    }
    if (a[nodeId].s == per)cnt--;
}
int main() {
    freopen("in.txt", "r", stdin);
    int T; cin >> T;
    while (T--) {
        cin >> n;
        int s = 0;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            a[i].sonPerCount = 0;
            a[i].son = -1;
            a[i].next = -1;
        }
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            int father;
            cin >> a[i].v >> father;
            if (father == 0) {
                root = i;
            }
            else {
                push(father, i);
            }
            s += a[i].v;
        }
        if (s % 3 == 0) {
            per = s / 3;
            init(root);
            count1 = count2 = 0;
            totalPer = 0;
            for (int i = 1; i <= n; i++) {
                if (a[i].s == per)totalPer++;
            }
            go(root);
            ans = count1 / 2 + count2;
            cout << ans << endl;
        }
        else { cout << 0 << endl; }
    }
    return 0;
}

注意事项

• 如果用Java写，此题会超时。因为输入量比较大
• 如果数据充分一些，1e5的复杂度有可能爆栈，所以需要使用栈的方式来遍历树（也可以先对树进行线索化）。