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初识prufer序列

时间:2019-03-24 23:04:22      阅读:328      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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前言

\(prufer\)序列应该是一个比较实用的东西。

\(hl666\)大佬说,一切与度数有关的树上计数问题,都可以用它以及它的性质来解决。

而听说\(ZJOI\)最近特别喜欢出计数题,所以有必要学一学。

转化\(1\):从无根树到\(prefur\)序列

现在,给你一棵树,我们要考虑如何把它变成\(prefur\)序列。

技术图片

我们需要重复进行以下操作,直至树中只剩下两个点:

  • 找到一个度数为\(1\),且编号最小的点。(其中编号最小保证了后面将会提到的\(prufer\)序列的唯一对应性,同时也方便从\(prufer\)序列转化回无根树)
  • 把这个点的父亲节点加入序列,然后把这个点从树中删除。

然后我们就得到了一个长度为\(n-2\)的序列,这就是\(prufer\)序列。

所以它有什么实际意义呢?

我也不知道。

以上面的图为例,我们可以模拟这一过程如下:

  • 找到\(4\)号节点,将其父结点加入序列,然后将其删去。此时序列:\(\{2\}\)
  • 找到\(5\)号节点,将其父结点加入序列,然后将其删去。此时序列:\(\{2,3\}\)
  • 找到\(3\)号节点,将其父结点加入序列,然后将其删去。此时序列:\(\{2,3,1\}\)
  • 找到\(6\)号节点,将其父结点加入序列,然后将其删去。此时序列:\(\{2,3,1,2\}\)
  • 找到\(2\)号节点,将其父结点加入序列,然后将其删去。此时序列:\(\{2,3,1,2,1\}\)

所以,最后得到的\(prufer\)序列就是\(\{2,3,1,2,1\}\)

转化\(2\):从\(prufer\)序列到无根树

还是以刚才那棵树为例吧,我们要考虑如何把它的\(prefur\)序列变回它本身。

我们需要重复进行以下操作,直至点集中只剩下两个点:(初始化所有点都在点集中)

  • 取出\(prufer\)序列最前面的元素\(x\)
  • 取出在点集中的、且当前不在\(prufer\)序列中的最小元素\(y\)。(这恰好呼应了前面提到过的选取编号最小的节点)
  • \(x,y\)之间连接一条边。(注意前面的取出相当于删除)

最后,我们在点集中剩下的两个点中连一条边。

显然这有\(n-1\)条边,且绝对不会形成环,因此它是一棵树,且就是原树。

以上面的序列为例,我们可以模拟这一过程如下:

  • 取出\(2,4\)连边。此时\(prufer\)序列:\(\{3,1,2,1\}\),点集:\(\{1,2,3,5,6,7\}\)
  • 取出\(3,5\)连边。此时\(prufer\)序列:\(\{1,2,1\}\),点集:\(\{1,2,3,6,7\}\)
  • 取出\(1,3\)连边。此时\(prufer\)序列:\(\{2,1\}\),点集:\(\{1,2,6,7\}\)
  • 取出\(2,6\)连边。此时\(prufer\)序列:\(\{1\}\),点集:\(\{1,2,7\}\)
  • 取出\(1,2\)连边。此时\(prufer\)序列:\(\{\}\),点集:\(\{1,7\}\)

最后再在\(1,7\)间连边,就可以得到原树了。

\(prufer\)序列的性质及相关结论

讲了这么多,我们最关键的还是\(prufer\)序列的一些性质,以及与其有关的一些结论。(毕竟前面也提到过,我也不知道这东西有什么实际意义

  • 重要性质:\(prufer\)序列与无根树一一对应。

    这应该显然吧,通过前面的介绍应该可以直接得出。

    而由这个性质,我们才能推导出后面的结论。

  • 度数为\(d_i\)的节点会在\(prufer\)序列中出现\(d_i-1\)

    当某个节点度数为\(1\)时,会直接被删掉,否则每少掉一个相邻的节点,它就会在序列中出现\(1\)次。

    因此共出现\(d_i-1\)次。

  • 一个\(n\)个节点的完全图的生成树个数为\(n^{n-2}\)

    对于一个\(n\)个点的无根树,它的\(prufer\)序列长为\(n-2\),而每个位置有\(n\)种可能性,因此可能的\(prufer\)序列有\(n^{n-2}\)种。

    又由于\(prufer\)序列与无根树一一对应,因此生成树个数应与\(prufer\)序列种树相同,即\(n^{n-2}\)

  • 对于给定度数为\(d_{1\sim n}\)的一棵无根树共有\(\frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n(d_i-1)!}\)种情况

    由上面的性质可以知道,度数为\(d_i\)的节点会在\(prufer\)序列中出现\(d_i-1\)次。

    则就是要求出\(d_i-1\)\(i(1\le i\le n)\)的全排列个数。

    而上面那个式子就是可重全排列公式。(即全排列个数除以重复元素内部的全排列个数

大致就是这些。

例题

下面有两道例题:【洛谷2290】[HNOI2004] 树的计数【洛谷2624】[HNOI2008] 明明的烦恼

实际上,这两道题都只用了由\(prufer\)序列所推导得到的结论,而没有真正构造\(prufer\)序列,应该也不算特别好的例题。。。

初识prufer序列

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原文地址:https://www.cnblogs.com/chenxiaoran666/p/prufer.html

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