本文设计知识点
树 图论 阶乘 组合 深度优先搜索
LeetCoce1916. 统计为蚁群构筑房间的不同顺序
你是一只蚂蚁,负责为蚁群构筑 n 间编号从 0 到 n-1 的新房间。给你一个 下标从 0 开始 且长度为 n 的整数数组 prevRoom 作为扩建计划。其中,prevRoom[i] 表示在构筑房间 i 之前,你必须先构筑房间 prevRoom[i] ,并且这两个房间必须 直接 相连。房间 0 已经构筑完成,所以 prevRoom[0] = -1 。扩建计划中还有一条硬性要求,在完成所有房间的构筑之后,从房间 0 可以访问到每个房间。
你一次只能构筑 一个 房间。你可以在 已经构筑好的 房间之间自由穿行,只要这些房间是 相连的 。如果房间 prevRoom[i] 已经构筑完成,那么你就可以构筑房间 i。
返回你构筑所有房间的 不同顺序的数目 。由于答案可能很大,请返回对 109 + 7 取余 的结果。
示例 1:
输入:prevRoom = [-1,0,1]
输出:1
解释:仅有一种方案可以完成所有房间的构筑:0 → 1 → 2
示例 2:
输入:prevRoom = [-1,0,0,1,2]
输出:6
解释:
有 6 种不同顺序:
0 → 1 → 3 → 2 → 4
0 → 2 → 4 → 1 → 3
0 → 1 → 2 → 3 → 4
0 → 1 → 2 → 4 → 3
0 → 2 → 1 → 3 → 4
0 → 2 → 1 → 4 → 3
提示:
n == prevRoom.length
2 <= n <= 105
prevRoom[0] == -1
对于所有的 1 <= i < n ,都有 0 <= prevRoom[i] < n
题目保证所有房间都构筑完成后,从房间 0 可以访问到每个房间
组合
直接用帕斯卡法则求组合数,空间复杂度会爆。故用阶乘求。
对与每棵子树,除根节点必须先完成外,其它子树的工期可以任意分配。
令子树i的子树节点数,子树根节点分别为:n1,n2 ⋯ \cdots⋯ ,分别为:i1,i2,⋯ \cdots⋯ , 其和为:x。
则第一个子树的分配方案数:( x i 1 ) x \choose i1(i1x) 不考虑子数n1子树的内部建造顺序。
则第二个子树的分配方案数:( ( x − i 1 ) i 2 ) (x-i1) \choose i2(i2(x−i1)) 不考虑子数n2子树的内部建造顺序。
⋯ \cdots⋯
思路
先初始化好阶乘。
第一轮DFS求得各子树的节点数。
第二轮DFS求各子树的方案数。
代码
template<class T = long long> class CFactorial { public: CFactorial(int n):m_res(n+1){ m_res[0] = 1; for (int i = 1; i <= n; i++) { m_res[i] = m_res[i - 1] * i; } } vector<T> m_res; }; template<int MOD = 1000000007> class C1097Int { public: C1097Int(long long llData = 0) :m_iData(llData% MOD) { } C1097Int operator+(const C1097Int& o)const { return C1097Int(((long long)m_iData + o.m_iData) % MOD); } C1097Int& operator+=(const C1097Int& o) { m_iData = ((long long)m_iData + o.m_iData) % MOD; return *this; } C1097Int& operator-=(const C1097Int& o) { m_iData = (m_iData + MOD - o.m_iData) % MOD; return *this; } C1097Int operator-(const C1097Int& o) { return C1097Int((m_iData + MOD - o.m_iData) % MOD); } C1097Int operator*(const C1097Int& o)const { return((long long)m_iData * o.m_iData) % MOD; } C1097Int& operator*=(const C1097Int& o) { m_iData = ((long long)m_iData * o.m_iData) % MOD; return *this; } bool operator==(const C1097Int& o)const { return m_iData == o.m_iData; } bool operator<(const C1097Int& o)const { return m_iData < o.m_iData; } C1097Int pow(long long n)const { C1097Int iRet = 1, iCur = *this; while (n) { if (n & 1) { iRet *= iCur; } iCur *= iCur; n >>= 1; } return iRet; } C1097Int PowNegative1()const { return pow(MOD - 2); } int ToInt()const { return m_iData; } private: int m_iData = 0;; }; class Solution { public: int waysToBuildRooms(vector<int>& prevRoom) { const int n = prevRoom.size(); m_fact = new CFactorial<C1097Int<>>(n); m_vSubTreeNodeCnt.resize(n); vector<vector<int>> neiBo(n); for (int i = 1; i < n; i++) { neiBo[prevRoom[i]].emplace_back(i); } DFSSubTreeNodeCount(neiBo, 0); return DFS(neiBo, 0).ToInt(); } void DFSSubTreeNodeCount(vector<vector<int>>& neiBo, int cur) { m_vSubTreeNodeCnt[cur] = 1; for (const auto& next : neiBo[cur]) { DFSSubTreeNodeCount(neiBo, next); m_vSubTreeNodeCnt[cur] += m_vSubTreeNodeCnt[next]; } } C1097Int<> DFS(vector<vector<int>>& neiBo, int cur) { C1097Int<> biRet = 1; int iCanSel = m_vSubTreeNodeCnt[cur] - 1; for (const auto& next : neiBo[cur]) { biRet *= m_fact->m_res[iCanSel]; const int iChildCnt = m_vSubTreeNodeCnt[next]; biRet *= m_fact->m_res[iChildCnt].PowNegative1(); biRet *= m_fact->m_res[iCanSel-iChildCnt].PowNegative1(); iCanSel -= iChildCnt; biRet *= DFS(neiBo, next); } return biRet; } vector<int> m_vSubTreeNodeCnt;//子 CFactorial<C1097Int<>> * m_fact; };
测试用例
template<class T> void Assert(const T& t1, const T& t2) { assert(t1 == t2); } template<class T> void Assert(const vector<T>& v1, const vector<T>& v2) { if (v1.size() != v2.size()) { assert(false); return; } for (int i = 0; i < v1.size(); i++) { Assert(v1[i], v2[i]); } } int main() { vector<int> prevRoom; { Solution sln; prevRoom = { -1,0,0,1,2 }; auto res = sln.waysToBuildRooms(prevRoom); Assert(6, res); } { Solution sln; prevRoom = {-1, 0, 1}; auto res = sln.waysToBuildRooms(prevRoom); Assert(1, res); } }
扩展阅读
视频课程
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相关下载
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闻缺陷则喜是一个美好的愿望,早发现问题,早修改问题,给老板节约钱。 |
子墨子言之:事无终始,无务多业。也就是我们常说的专业的人做专业的事。 |
如果程序是一条龙,那算法就是他的是睛 |
测试环境
操作系统:win7 开发环境: VS2019 C++17
或者 操作系统:win10 开发环境: VS2022 C++17
如无特殊说明,本算法用**C++**实现。