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如何将二叉苹果树的信息学奥赛问题转化为一个?

96SEO 2026-02-19 17:21 12


如何将二叉苹果树的信息学奥赛问题转化为一个?

style="color:darkblue">【题目描述】

margin-right:auto;

style="background-color:#fcfcfc">

style="color:#000000">有一棵二叉苹果树,如果数字有分叉,一定是分两叉,即没有只有一个儿子的节点。

这棵树共

个节点,标号

style="background-color:#fcfcfc">

style="color:#000000">我们用一根树枝两端连接的节点编号描述一根树枝的位置。

一棵有四根树枝的苹果树,因为树枝太多了,需要剪枝。

但是一些树枝上长有苹果,给定需要保留的树枝数量,求最多能留住多少苹果。

/>

style="color:darkblue">【输入】

margin-right:auto;

style="background-color:#fcfcfc">

,N

表示要保留的树枝数量。

style="background-color:#fcfcfc">

N−1

行描述树枝信息,每行三个整数,前两个是它连接的节点的编号,第三个数是这根树枝上苹果数量。

style="color:darkblue">【输出】

margin-right:auto;

style="background-color:#fcfcfc">

style="color:#000000">输出仅一行,表示最多能留住的苹果的数量。

style="color:darkblue">【输入样例】

style="background-color:#f1f1f1">5

20

style="color:darkblue">【输出样例】

style="background-color:#f1f1f1">21

style="color:darkblue">【提示】

margin-right:auto;

style="background-color:#fcfcfc">

style="color:#000000">数据范围与提示:

style="background-color:#fcfcfc">

100%

的数据,1≤Q≤N≤100,N≠1,每根树枝上苹果不超过

30000

个。

在树形动态规划中,“树上背包”是一类非常经典的问题。

它的特点是:我们需要在树形结构中选取若干节点或边,在满足“依赖关系”(选子节点必须选父节点)和“容量限制”(总数不超过Q)的前提下,使得总价值最大。

今天我们以经典题目二叉苹果树为例,深入剖析如何从零构建树形背包的状态转移方程,并掌握

O(NM)

题目重述

题目描述

有一棵N个节点的二叉树(根节点为

1),树枝上长有苹果。

现在需要剪掉多余的树枝,只保留

Q根树枝。

求在满足保留树枝数量不超过Q的前提下,能留住的最大苹果数量。

关键约束

  1. 依赖性:如果想要保留子树中的树枝,必须先保留连接该子树的父节点树枝。

  2. 容量限制:树枝总数<=Q。

/>

2.

算法核心:分组背包模型

这道题本质上是“分组背包”在树上的应用。

对于当前节点u,它的每一个子节点v及其子树,都可以看作是一个“物品组”

  • 在这个“组”里,我们可以选择投入k个容量(树枝)。

  • 不同的k对应不同的价值dp[v][k]。

  • 我们需要在所有子节点(物品组)中分配总共j的容量,使得收益最大。

状态定义

  • dp[u][j]:表示以u为根的子树中,保留j根树枝所能获得的最大苹果数。

状态转移方程

对于节点u和它的一个子节点v(连接边的苹果数为w):

如果我们决定在v的子树里投入资源,那么:

  1. 必须先消耗1根树枝用来连接

    />。

  2. 假设我们在v内部再分配k根树枝。

  3. 那么总消耗为k+1

转移方程如下:

dp[u][j]

=

/>

其中:

  • j倒序遍历(类似

    0/1

    背包,防止重复利用同一个子树)。

  • k遍历子树可能的树枝分配数。

/>

3.

双向存边与数组大小

题目输入不保证父子顺序,因此必须建立无向图(双向addedge)。

  • 易错点:N个点有N-1条边,双向存储需要2(N-1)的空间。

  • 代码处理:数组开到了210(N<=100),完美避免了数组越界导致的RE或TLE。

2.

父节点判断

(防止死循环)

在DFS遍历邻接表时,由于是无向图,必须判断if(v==fa)

  • 细节:在continue之前,必须执行p=nxt[p],否则指针卡死,导致死循环。

    代码中处理得非常严谨。

3.

Size优化

(时间复杂度关键)

这是树形背包最核心的优化。

如果不加优化,三层循环的复杂度接近O(

/>)。

加上sz数组记录子树大小后:

  • j的上限取min(q,sz[x]-1)

  • k的上限取min(j,sz[v])-1

  • 这使得算法实际上只合并了每一对点一次,均摊复杂度降为

    />

    4.

    //dp[i][j]代表当前是第i个节点的团队在可以保留j个数枝的情况下最大保留苹果数

    int

    while(p!=-1){//遍历当前根节点的所有儿子

    int

    //因为我之前是存的双边,这一步目的是找到正确父子关系

    if(v==fa)

    sz[x]+=sz[v];//子树的节点也要加入x团队

    //分组背包,每个子树是一组物品,然后因为优化了一维(当前是哪颗子树)

    //数枝数量背包容量最多取到min(q,sz[x]-1),最少有0根树枝

    for(int

    j=min(q,sz[x]-1);j>=0;j--){

    //分配给当前这个子树多少容量(数枝数量)

    //k不能取到j,因为x连接子树根节点v就需要一颗树枝,所以子树最多得到j-1根树枝

    //同时子树有sz[v]个节点,那最多能有sz[v]-1根树枝

    for(int

    k=0;k<min(j,sz[v]);k++){

    //这里要写dp[x][j-k-1]而不能写dp[x][j-k]

    //因为连接子树也需要一根树枝

    dp[x][j]=max(dp[x][j],dp[x][j-k-1]+dp[v][k]+wt[p]);

    p=nxt[p];

    cin>>u>>v>>w;

    addedge(u,v,w);

    dfs(1,0);//题目给出树根编号一定是1,根节点没有父节点

    return

    总结

    1. 循环边界

      • 代码中k<min(j,

        sz[v])

      • k<j

        />k<=j-1(预留连接线)。

      • k<sz[v]

        />k<=sz[v]-1(子树树枝上限)。

      • 这保证了逻辑的严密性。

    2. 初始化

      • sz[x]初始为

        1(节点数)。

      • dp数组全局初始化为

        0,符合题目逻辑(不保留树枝则价值为

        0)。

    3. 复杂度

      • 利用sz优化,我们将无效的状态转移全部剪枝,使得算法能在大数据范围下高效运行。



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SEO优化效果数据

基于我们服务的客户数据统计,平均优化效果如下:

+85%
自然搜索流量提升
+120%
关键词排名数量
+60%
网站转化率提升
3-6月
平均见效周期

行业案例 - 制造业

  • 优化前:日均自然流量120,核心词无排名
  • 优化6个月后:日均自然流量950,15个核心词首页排名
  • 效果提升:流量增长692%,询盘量增加320%

行业案例 - 电商

  • 优化前:月均自然订单50单,转化率1.2%
  • 优化4个月后:月均自然订单210单,转化率2.8%
  • 效果提升:订单增长320%,转化率提升133%

行业案例 - 教育

  • 优化前:月均咨询量35个,主要依赖付费广告
  • 优化5个月后:月均咨询量180个,自然流量占比65%
  • 效果提升:咨询量增长414%,营销成本降低57%

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