给定树T = (V,E),用C++设计一个高效的贪心算法求树的最大独立集的大小,由用户自行输入树的节点和连接关系
时间: 2024-02-13 20:01:56 浏览: 78
基于C++的贪心算法设计与实现
为了解决这个问题,我们可以使用贪心算法。具体来说,我们可以遍历树的每个节点,对于每个节点,我们可以选择将其加入最大独立集合中,或者不加入。为了使最大独立集合尽可能大,我们可以使用以下贪心策略:
1. 对于根节点,将其加入最大独立集合中。
2. 对于任意一个非叶子节点,若将其加入最大独立集合中,则其所有子节点都不能加入,因此我们跳过其所有子节点,对其所有的孙节点进行递归操作。
3. 对于任意一个叶子节点,我们可以选择将其加入最大独立集合中或不加入,选择其中一个不影响其他节点的选择。
使用这个贪心策略,我们可以递归地遍历整棵树,并得到最大独立集合的大小。具体的C++代码实现如下:
```c++
#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_map>
using namespace std;
// 树节点的定义
struct TreeNode {
int val;
vector<TreeNode*> children;
TreeNode(int x) : val(x) {}
};
// 计算以root为根节点的子树的最大独立集大小
int dfs(TreeNode* root, unordered_map<TreeNode*, int>& memo) {
if (memo.find(root) != memo.end()) {
return memo[root];
}
int size = 0;
for (TreeNode* child : root->children) {
// 对于非叶子节点,跳过其所有子节点,对其所有的孙节点进行递归操作
if (!child->children.empty()) {
for (TreeNode* grandchild : child->children) {
size += dfs(grandchild, memo);
}
}
}
// 对于叶子节点,可以选择将其加入最大独立集合中或不加入
int res = max(1 + size, size);
memo[root] = res;
return res;
}
// 计算树的最大独立集大小
int maxIndependentSet(TreeNode* root) {
if (root == nullptr) {
return 0;
}
// 根节点必须选择
unordered_map<TreeNode*, int> memo;
memo[root] = 1;
int size = 0;
for (TreeNode* child : root->children) {
if (!child->children.empty()) {
// 对于非叶子节点,跳过其所有子节点,对其所有的孙节点进行递归操作
for (TreeNode* grandchild : child->children) {
size += dfs(grandchild, memo);
}
}
}
return size + memo[root];
}
int main() {
// 读入树的节点和连接关系
int n;
cin >> n;
unordered_map<int, TreeNode*> nodes;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
nodes[i] = new TreeNode(i);
}
for (int i = 0; i < n-1; i++) {
int u, v;
cin >> u >> v;
nodes[u]->children.push_back(nodes[v]);
nodes[v]->children.push_back(nodes[u]);
}
// 计算树的最大独立集大小
int maxSize = maxIndependentSet(nodes[1]);
cout << "Max independent set size: " << maxSize << endl;
// 释放内存
for (auto p : nodes) {
delete p.second;
}
return 0;
}
```
注意,在实现中我们使用了一个哈希表memo来记录每个节点的最大独立集大小,避免重复计算。
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