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同構樹的判斷 poj 1635

題目的描述比較長,總的意思就是給出兩棵有根樹,判斷它們是不是同構樹。

所謂的同構樹,定義我也不太知道尷尬。按字面上的意思就是兩棵結構相同的樹。

如第一棵樹和第二棵樹就是同構樹,它們和第三棵樹不是同構樹:


並且,同構樹它們有一一對應的點。

如上面的第一棵樹,既可以表示成(()(())())(()),也可以表示成(())((())()()),有很多的表示方法,為了判斷,我們要用最小表示法,就是字典序最小的一個。第一種括號可以分解成:


每一層都排一下序就可以找到字典樹最小的一個啦吐舌頭

其實原題就是這樣的一個括號序列,0代表左括號,1代表右括號。這樣問題就很簡單了,把這讀入的兩個字串當做括號處理,如果它們的最小表示法是一樣的,那麼就是同構樹啦。

但是,我們要對字串進行分解,分解完了還要排序,不僅時間複雜度不樂觀,空間處理也比較麻煩。所以,我們可以用雜湊,把一個括號序列雜湊掉。合併的時候將雜湊值從小到大排序,再合成當前的雜湊值。可以去看看《楊弋<Hash在資訊學競賽中的一類應用>》這篇文章。

我看到網上有一種方法,判斷每一層的節點數是否相等,且相同層數子樹大小經過排序後對應相等,那麼就是同構。我不知道這種方法對不對,網上有的說這是錯的。我寫了一下,還真的過了,求證明。

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <time.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

int n, P[3007];
bool d[6007];

// 這樣讀入會快些?? 
int read(int i) {
    char ch = '*';
    do ch = getchar(); while (ch < '0' || ch > '1');
    for (; ch == '0' || ch == '1'; ch = getchar()) d[i ++] = ch == '1';
    return i;
}

// 字串的[L, R)的雜湊值 
int GetHash(int L, int R) {
    if (L >= R) return 1;
    
    // 只能用vector??我想不到更好的辦法 
    vector<int> t;
    t.clear();
    
    int f = 0, cnt = 0;
    for (int i = L; i < R; i ++) {
        if (d[i]) f --; else f ++;
        
        // 當括號匹配時就可以分解了 
        if (f == 0) {
            t.push_back(GetHash(L + 1, i)), cnt ++;
            L = i + 1;
        }
    }
    
    // 排序 
    sort(t.begin(), t.end());
    
    // 求出當前雜湊值 
    int res = 1;
    // 這要找個好的雜湊函式,
    // 一開始我寫得不好,有很多重複
    // 後來在網上看到如下的方法 
    for (int i = 0; i < cnt; i ++)
        res = (res ^ t[i]) * P[i] % 15237;
    return res;
}

int main() {
    freopen("in.txt", "r", stdin);
    freopen("out.txt", "w", stdout);
    srand((int)time(0));
    
    for (int i = 0; i < 3000; i ++) P[i] = rand() % 15237;
    
    int T;
    scanf("%d\n", &T);
    while (T --) {
        int n = read(0);
        int m = read(n);
        
        if (GetHash(0, n) == GetHash(n, m)) printf("same\n");
        else printf("different\n");
    }
    
    return 0;
}

奇怪的方法(程式碼有點爛, 其實不用構圖的):

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int N = 3007;

struct Tree {
    int n;
    int father[N], head[N], to[N], next[N], cnt;
    
    struct data {
        int depth, size;
        
        bool operator < (data const &o) const {
            if (depth != o.depth) return depth < o.depth;
            return size < o.size;
        }
        
        bool operator == (data const &o) const {
            return depth == o.depth && size == o.size;
        }
    }d[N];
    
    void Insert(int u, int v) {
        to[++ cnt] = v;
        next[cnt] = head[u];
        head[u] = cnt;
    }
    
    int Q[N];
    
    void Build(char *s) {
        
        cnt = 0;
        memset(head, 0, sizeof(head));
        
        int len = strlen(s);
        n = 1;
        int cur = 1;
        for (int i = 0; i < len; i ++)
            if (s[i] == '0') {
                Insert(cur, ++ n);
                father[n]= cur;
                cur = n;
            }
            else cur = father[cur];
        
        d[1].depth = 1;
        int lo = 0, hi = 0;
        Q[0] = 1;
        for (; lo <= hi; lo ++) {
            int u = Q[lo];
            for (int e = head[u]; e; e = next[e]) {
                int v = to[e];
                d[v].depth = d[u].depth + 1;
                Q[++ hi] = v;
            }
        }
        
        for (; hi >= 0; hi --) {
            int u = Q[hi];
            d[u].size = 1;
            for (int e = head[u]; e; e = next[e]) 
                d[u].size += d[to[e]].size;
        }
        
        sort(d + 1, d + 1 + n);
    }
    
    bool operator == (Tree const &o) const {
        if (n != o.n) return false;
        for (int i = 1; i <= n; i ++)
            if (!(d[i] == o.d[i])) return false;
        return true;
    }
}a, b;

char dat[N];

int main() {
    int T;
    scanf("%d\n", &T);
    
    while (T --) {
        scanf("%s\n", dat);
        a.Build(dat);
        scanf("%s\n", dat);
        b.Build(dat);
        
        if (a == b) printf("same\n");
        else printf("different\n");
    }
    
    return 0;
}