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怎样在图中删除若干边最终保留尽可能多的“好点”呢?通过分析,最优解可能涉及构建最短路径树,并选择保留k条边。以下是解决问题的详细步骤:
分析问题
问题理解:给定一个连通图,删减边至仅剩k条边,同时最大化保留的“好点”数量。好点定义为:删除边后,节点1到该节点的最短距离保持不变。
关键思路:使用最短路径树的概念。树中的视最近边对保持最短路径至关重要。
最短路径树性质:在树中,每个节点的路径是唯一的。树中的边即为保持最短路径的关键。
解决步骤
构建最短路径树:
- 使用Dijkstra算法,从节点1出发,构建一个包含所有节点的最短路径树。
- 树中的每条边代表在保持最短路径所需的边。
选择保留的边:
- 保留k条树边,这些边离根节点越远,或分布越广,可能保留更多好点。
- 选择尽可能分散的边,避免集中剪枝影响多个节点的最短路径。
标记好点:
- 在原始图中,所有依赖保留树边连接的节点将保持最短距离。
- 统计这些点,确保它们在删减后的图中仍可达,且距离不变。
评估优化:
- 保留树中的k条边,统计受影响的点。
- 时间复杂度考虑:使用高效算法确保在O(m log n)内完成Dijkstra和边选择过程。
优化实施
最短路径树构建:
- Dijkstra算法遍历图,确定每条边是否为最短路径树边。
- 记录每条边到节点的贡献,以便后续剪枝选择。
边选择策略:
- 按层依次选择树边,确保每个层次都保留足够多的连接。
- 去除边的贡献不大的部分,优先保留分布广的树边。
统计好点数量:
- 对每个节点,检查其路径是否依赖于被保留的树边。
- 统计满足条件的节点数量,最大化“好点”数目。
exemplary结论
通过以上步骤,最大化好点数目为k层加上根节点,公式可表示为:
[ \text{最大好点数量} = k + 1 ]
示例验证:
- k=2:保留2条树边,节点1、a、b为好点,数目为3。
- k=3:保留3条树边,节点1、a、b、c,数目为4。
这表明,保留k条边后,好点数量为k+1。
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