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📅  最后修改于: 2023-12-03 15:26:27.852000             🧑  作者: Mango

最小节点组数,使得同一组中不存在祖先

在一棵树中,我们想要将节点分组,使得同一组中不存在祖先。换言之,每个组中的节点在树上不能互相包含。求最小的组数。

例如,在下面这棵树上,我们可以将所有红色节点分为一组,所有蓝色节点分为一组,所有绿色节点分为一组。这样就满足了要求。

tree.png

但这并不是最优的分组方式。我们可以将左侧的两个红色节点分为一组,右侧的两个红色节点分为一组。这样分组的组数更少。

出于求最小组数的目的,我们可以使用一种贪心算法——将每个节点尽量与深度最浅的组合并。具体步骤如下:

  1. 遍历每个节点,初始时将每个节点视为一个单独的组。
  2. 对于每个节点,找到深度最浅的已有组,将其加入该组中。
  3. 重复第2步,直到所有节点均被分组。

实现代码如下(假设树的节点已以某种方式存储在一个列表 nodes 中):

def min_group_count():
    groups = [[node] for node in nodes]  # 每个节点初始时都是一个单独的组
    while True:
        # 查找深度最浅的已有组
        min_depth = min(len(group) for group in groups)
        shallowest_groups = [group for group in groups if len(group) == min_depth]
        if not shallowest_groups:
            break
        # 将所有深度最浅的组合并
        new_group = []
        for group in shallowest_groups:
            new_group += group
        groups = [group for group in groups if group not in shallowest_groups]
        groups.append(new_group)
    return len(groups)

该算法的时间复杂度为 $O(n^2)$,因为每次查找深度最浅的组需要遍历整个组列表。如果使用堆等数据结构优化查找过程,可以将时间复杂度优化至 $O(nlogn)$。