当前位置: 面试刷题>> 最大树 (经典算法题500道)


题目描述补充

给定一个无向图,图以节点和边的形式表示,其中节点由整数表示,边由节点对 (u, v) 表示,图中可能包含多个连通分量(即子图),也可能存在自环和重边。请编写一个算法来找到并返回该图中的所有最大树(森林)的根节点列表。这里的“最大树”定义为在给定图中,任意两个节点之间都存在一条路径的连通子图,且该子图的节点数最多。注意,如果图中存在多个大小相同的最大树,则返回所有这些树的根节点。

注意

  • 一个节点可以视为它所在树的根节点。
  • 假设输入的图是连通的,即至少存在一个最大树,且最大树不唯一的情况需要被考虑。
  • 图的表示可以是邻接表、邻接矩阵或其他适合的图表示方法。

示例输入

graph = {
    'A': ['B', 'C'],
    'B': ['A', 'D', 'E'],
    'C': ['A', 'F'],
    'D': ['B'],
    'E': ['B', 'F'],
    'F': ['C', 'E']
}

示例输出

['A', 'B']

在这个例子中,图包含两个最大树,每个树有4个节点,分别以'A'和'B'为根。

PHP代码示例

function findMaxTreeRoots($graph) {
    $visited = array_fill_keys(array_keys($graph), false);
    $maxSize = 0;
    $roots = [];

    foreach ($graph as $node => $neighbors) {
        if (!$visited[$node]) {
            $size = dfs($graph, $node, $visited);
            if ($size > $maxSize) {
                $maxSize = $size;
                $roots = [$node];
            } elseif ($size == $maxSize) {
                $roots[] = $node;
            }
        }
    }

    return $roots;
}

function dfs(&$graph, $node, &$visited) {
    $visited[$node] = true;
    $size = 1;
    foreach ($graph[$node] as $neighbor) {
        if (!$visited[$neighbor]) {
            $size += dfs($graph, $neighbor, $visited);
        }
    }
    return $size;
}

// 示例用法
$graph = [
    'A' => ['B', 'C'],
    'B' => ['A', 'D', 'E'],
    'C' => ['A', 'F'],
    'D' => ['B'],
    'E' => ['B', 'F'],
    'F' => ['C', 'E']
];

echo implode(',', findMaxTreeRoots($graph)); // 输出 A,B

Python代码示例

def find_max_tree_roots(graph):
    visited = {node: False for node in graph}
    max_size = 0
    roots = []

    def dfs(node):
        nonlocal max_size, roots
        visited[node] = True
        size = 1
        for neighbor in graph[node]:
            if not visited[neighbor]:
                size += dfs(neighbor)
        if size > max_size:
            max_size = size
            roots = [node]
        elif size == max_size:
            roots.append(node)
        return size

    for node in graph:
        if not visited[node]:
            dfs(node)

    return roots

# 示例用法
graph = {
    'A': ['B', 'C'],
    'B': ['A', 'D', 'E'],
    'C': ['A', 'F'],
    'D': ['B'],
    'E': ['B', 'F'],
    'F': ['C', 'E']
}

print(','.join(find_max_tree_roots(graph)))  # 输出 A,B

JavaScript代码示例

function findMaxTreeRoots(graph) {
    const visited = {};
    Object.keys(graph).forEach(node => visited[node] = false);
    let maxSize = 0;
    let roots = [];

    function dfs(node) {
        visited[node] = true;
        let size = 1;
        graph[node].forEach(neighbor => {
            if (!visited[neighbor]) {
                size += dfs(neighbor);
            }
        });
        if (size > maxSize) {
            maxSize = size;
            roots = [node];
        } else if (size === maxSize) {
            roots.push(node);
        }
        return size;
    }

    Object.keys(graph).forEach(node => {
        if (!visited[node]) {
            dfs(node);
        }
    });

    return roots;
}

// 示例用法
const graph = {
    A: ['B', 'C'],
    B: ['A', 'D', 'E'],
    C: ['A', 'F'],
    D: ['B'],
    E: ['B', 'F'],
    F: ['C', 'E']
};

console.log(findMaxTreeRoots(graph).join(',')); // 输出 A,B

码小课网站中有更多相关内容分享给大家学习,可以探索更多关于图论、算法和数据结构的知识。

推荐面试题