在带权树网络中统计可连接服务器对数目

2024-06-04

题目:

给你一棵无根带权树,树中总共有 n 个节点,分别表示 n 个服务器,服务器从 0n - 1 编号。同时给你一个数组 edges ,其中 edges[i] = [ai, bi, weighti] 表示节点 aibi 之间有一条双向边,边的权值为 weighti 。再给你一个整数 signalSpeed

如果两个服务器 abc 满足以下条件,那么我们称服务器 ab 是通过服务器 c 可连接的

  • a < ba != cb != c
  • ca 的距离是可以被 signalSpeed 整除的。
  • cb 的距离是可以被 signalSpeed 整除的。
  • cb 的路径与从 ca 的路径没有任何公共边。

请你返回一个长度为 n 的整数数组 count ,其中 count[i] 表示通过服务器 i 可连接 的服务器对的 数目

示例 1:

img

输入:edges = [[0,1,1],[1,2,5],[2,3,13],[3,4,9],[4,5,2]], signalSpeed = 1
输出:[0,4,6,6,4,0]
解释:由于 signalSpeed 等于 1 ,count[c] 等于所有从 c 开始且没有公共边的路径对数目。
在输入图中,count[c] 等于服务器 c 左边服务器数目乘以右边服务器数目。

示例 2:

img

输入:edges = [[0,6,3],[6,5,3],[0,3,1],[3,2,7],[3,1,6],[3,4,2]], signalSpeed = 3
输出:[2,0,0,0,0,0,2]
解释:通过服务器 0 ,有 2 个可连接服务器对(4, 5) 和 (4, 6) 。
通过服务器 6 ,有 2 个可连接服务器对 (4, 5) 和 (0, 5) 。
所有服务器对都必须通过服务器 0 或 6 才可连接,所以其他服务器对应的可连接服务器对数目都为 0 。

提示:

  • 2 <= n <= 1000
  • edges.length == n - 1
  • edges[i].length == 3
  • 0 <= ai, bi < n
  • edges[i] = [ai, bi, weighti]
  • 1 <= weighti <= 106
  • 1 <= signalSpeed <= 106
  • 输入保证 edges 构成一棵合法的树。

思路:

我们可以将每个服务器等价于树中的节点,根据题意可知,如果两个节点 a, b 和 节点 c 满足以下条件,那么节点 a 和 b 是通过 c 可连接。
	a < b ,a ≠ c 且 b ≠ c
	从 c 到 a 的距离是可以被 signalSpeed 整除的;
	从 c 到 b 的距离是可以被 signalSpeed 整除的;
	从 c 到 b 的路径与从 c 到 a 的路径没有任何公共边;

由于 a 与 b 可以互换,a 与 b 只需满足 a ≠ b 即可。题目要求求出通过每个节点 x 的可连接对数,此时我们可以枚举以 x 为根结点的树,以 x 为根节点的子树一定满足:
	如果 a 与 b 属于 x 的不同子树,从 x 到 b 的路径与从 x 到 a 的路径一定没有公共边;如果 a 与 b 属于 x 的同一个子树,从 x 到 b 的路径与从 i 到 a 的路径一定存在公共边;
	如果 a 与 b 属于 x 的不同子树,且满足 x 到 b 的距离与 x 到 a 的距离都能被 signalSpeed 整除,则 a 与 b 可以构成连接对;

根据以上分析可知,通过 x 节点的连接对数即等于以 x 为根节点的任意两个子树中满足距离被 signalSpeed 整除的节点数目的乘积之和。我们枚举以 x 为根节点的树,此时分别计算不同子树中存在满足到根节点 x 的距离被 signalSpeed 整除的节点数目,假设此时含有 k 个子树,每个子树中含有满足距离被整数的节点数目为 c0, c1, c2, ⋯ , ck−1。

实际计算过程中,枚举每个节点 x 为根节点:
	用 pre 表示当前已经遍历过的到结点 i 的距离可以被 signalSpeed 整除的结点数目,初始时 pre=0;
	枚举节点 x 的每一个相邻的节点 v,计算以 v 为根节点的子树中含有到 i 的距离可以被整除的节点数目 cnt,此时可以通过深度优先搜索来实现,每次递归时会传递节点 i 到当前节点的距离对 signalSpeed 取模后的结果 curr,如果 curr = 0 则计数加 1;
	每次计算完时,根据上述公式可以知道节点对数会增加 pre timescnt,当前可被整除的节点数目增加 cnt;
	遍历完成后,保存结果返回即可;

代码:

class Solution {
public:
    vector<int> countPairsOfConnectableServers(vector<vector<int>>& edges, int signalSpeed) {
        int n = edges.size() + 1;
        vector<vector<pair<int, int>>> graph(n);
        //领接表
        for (auto e : edges) {
            graph[e[0]].emplace_back(e[1], e[2]);
            graph[e[1]].emplace_back(e[0], e[2]);
        }
        function<int(int, int, int)> dfs = [&](int p, int root, int curr) -> int {
            int res = 0;
            if (curr == 0) res++;
            for (auto &[v, cost] : graph[p]) {
                if (v != root) {
                    res += dfs(v, p, (curr + cost) % signalSpeed);
                }
            }
            return res;
        };

        vector<int> count(n);
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int pre = 0;
            vector<int> temp;
            for (auto &[v, cost] : graph[i]) {
                temp.push_back(dfs(v, i, cost % signalSpeed));
            }
            int res = 0;
            for (int j = 0; j < temp.size(); j++) {
                for (int k = j + 1; k < temp.size(); k++) {
                    res += temp[j] * temp[k];
                }
            }
            count[i] = res;
        }
        return count;
    }
};