在树的罗马统治数字

时间:2015-04-16 18:37:39

标签: java graph tree

我正在尝试在this paper的第61-66页中实现树中罗马统治数字的线性算法。它几乎可以工作,但对于下图,它返回6而不是8

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 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

有人可以帮我解决这个案子。

import java.util.Arrays;

/**
 *
 * @author karo
 */
public class LinearTreeDomination {
    int n;
    int[][] Class;
    int[] Parent;
    private static final int INFINITY = Integer.MAX_VALUE/100;

    public LinearTreeDomination(int[][] graph,int vertex) {
        Class = new int[vertex+1][5];
        Parent = new int[vertex+1];
        n = vertex;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            Class[i][1] = 1;
            Class[i][2] = 2;
            Class[i][3] = INFINITY;
            Class[i][4] = 0;
        }
        Parent[0] = -1;
        boolean[] bool = new boolean[vertex];
        Arrays.fill(bool, false);
        bool[0] = true;
        dfs(graph,bool,0);
        for (int i = n; i > 0; i--) {
            Parent[i] = Parent[i-1] + 1;
        }

    }

    private void dfs(int[][] graph,boolean[] visited,int index) {
        for(int i = 0 ; i < n ; i++){
            if(graph[i][index] == 1 && index != i){
                if(visited[i] == false){
                    Parent[i] = index;
                    visited[i] = true;
                    dfs(graph,visited,i);
                }
            }
        }
    }


    public int doIt(){
        for (int j = 0; j <= n-2; j++) {
            int k = Parent[n-j];
            combine(k,n-j);
        }
        return min(Class[1][1],Class[1][2],Class[1][3]);
    }


    private void combine(int a, int b) {
        int[] ClassPrim = new int[5];

        ClassPrim[1] = min(Class[a][1]+Class[b][1],Class[a][1]+Class[b][2]
                ,Class[a][1]+Class[b][3]);
        ClassPrim[2] = min(Class[a][2] + Class[b][1],Class[a][2] + Class[b][2]
                ,Class[a][2] + Class[b][3],Class[a][2] + Class[b][4]
                ,Class[a][1] + Class[b][4] + 1,Class[a][3] + Class[b][4] + 2
                ,Class[a][4] + Class[b][4] + 2);
        ClassPrim[3] = min(Class[a][3] + Class[b][1],Class[a][3] + Class[b][2]
                ,Class[a][3] + Class[b][3],Class[a][4] + Class[b][2]);
        ClassPrim[4] = min(Class[a][4] + Class[b][1],Class[a][4] + Class[b][3]);

        for (int i = 1; i <= 4; i++) {
            Class[a][i] = ClassPrim[i];
        }
    }

    private int min(int... values){
        int k = INFINITY;
        for (int val : values) {
            k = Math.min(k, val);
        }
        return k;
    }
}

校正

就像J Richard Snape所说的问题是在dfs方法中,dfs是用于标记顶点而我没有初始化顶点标签。之后我们应该设置Parent Array。代码有点乱,不可读我只是想找到答案。

import java.util.Arrays;

/**
 *
 * @author karo
 */
public class LinearTreeDomination {

    int n;
    int[][] Class;
    int[] Parent;
    int[] Label;
    int Y;
    private static final int INFINITY = Integer.MAX_VALUE / 100;

    public LinearTreeDomination(int[][] graph, int vertex, int from) {
        Y = 0;
        Class = new int[vertex + 1][5];
        Parent = new int[vertex + 1];
        Label = new int[vertex + 1];
        n = vertex;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            Class[i][1] = 1;
            Class[i][2] = 2;
            Class[i][3] = INFINITY;
            Class[i][4] = 0;
        }
        Label[0] = 0;
        boolean[] bool = new boolean[vertex];
        Arrays.fill(bool, false);
        bool[from] = true;
        dfs(graph, bool, from);
        for (int i = n; i > 0; i--) {
            Label[i] = Label[i - 1] + 1;
        }
        Parent[1] = 0;

        for (int i = 2; i <= n; i++) {
            int counter = 0;
            for (int k = Label[i] - 1; k > 0; k--) {
                if (graph[i - 1][getIt(k) - 1] == 1) {
                    counter++;
                    Parent[Label[i]] = k;
                    break;
                }
            }
        }
    }

    private void dfs(int[][] graph, boolean[] visited, int index) {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (graph[i][index] == 1 && index != i) {
                if (visited[i] == false) {
                    Y++;
                    Label[i] = Y;
                    visited[i] = true;
                    dfs(graph, visited, i);
                }
            }
        }
    }

    public int doIt() {
        for (int j = 0; j <= n - 2; j++) {
            int k = Parent[n - j];
            combine(k, n - j);
        }
        return min(Class[1][1], Class[1][2], Class[1][3]);
    }

    private void combine(int a, int b) {
        int[] ClassPrim = new int[5];

        ClassPrim[1] = min(Class[a][1] + Class[b][1], Class[a][1] + Class[b][2], Class[a][1] + Class[b][3]);
        ClassPrim[2] = min(Class[a][2] + Class[b][1], Class[a][2] + Class[b][2], Class[a][2] + Class[b][3], Class[a][2] + Class[b][4], Class[a][1] + Class[b][4] + 1, Class[a][3] + Class[b][4] + 2, Class[a][4] + Class[b][4] + 2);
        ClassPrim[3] = min(Class[a][3] + Class[b][1], Class[a][3] + Class[b][2], Class[a][3] + Class[b][3], Class[a][4] + Class[b][2]);
        ClassPrim[4] = min(Class[a][4] + Class[b][1], Class[a][4] + Class[b][3]);

        for (int i = 1; i <= 4; i++) {
            Class[a][i] = ClassPrim[i];
        }
    }

    private int min(int... values) {
        int k = INFINITY;
        for (int val : values) {
            k = Math.min(k, val);
        }
        return k;
    }

    private int getIt(int k) {
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            if (Label[i] == k) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
}

1 个答案:

答案 0 :(得分:3)

TL; DR

我认为基于dfs()的图表标签无法正常运行,这会导致您的问题。我认为您的Parent向量应为[-1, 0, 1, 2, 3, 4, 3, 6, 7, 6, 9] - 您的程序计算[-1, 0, 1, 2, 3, 4, 3, 6, 7, 6, 9] - 这是相同的树结构,但节点以非DFS方式标记。

您可以通过

解决这个问题
  1. 使您的dfs()方法非常聪明,以便它可以检测邻接矩阵中连接在一起的错误编号的节点,或
  2. 将邻接矩阵更改为如下所示,其形状和格式相同,但连接的节点编号正确

    1  1  0  0  0  0  0  0  0  0
    1  1  1  0  0  0  0  0  0  0
    0  1  1  1  0  1  0  0  0  0
    0  0  1  1  1  0  0  0  0  0
    0  0  0  1  1  0  0  0  0  0
    0  0  1  0  0  1  1  0  1  0
    0  0  0  0  0  1  1  1  0  0
    0  0  0  0  0  0  1  1  0  0
    0  0  0  0  0  1  0  0  1  1
    0  0  0  0  0  0  0  0  1  1
    
  3. 详细

    仅从您的问题来看,很难看到矩阵输入与您链接的论文中的算法有何关联。特别是 - 在该论文中,树结构完全由Parent向量定义,但是您引入了一个名为Graph的新参数。

    我假设您的输入是adjacency matrix。如果这不正确 - 以下将是无稽之谈 - 请在评论中提出建议。我将进一步假设我不必检查循环或任何东西 - 所以不会考虑这可能会影响你正在做什么(如果你需要以编程方式进行这些检查 - 有examples on the web )。但是请注意 - 因为你在邻接矩阵中有对角线全1 - 它实际上表示每个节点都有一个循环的图形。

    您的邻接矩阵给出了如下图:

    Unlabelled tree from adjacency matrix

    应该标记为:

    Tree labelled per DFS

    使用您的索引会使Parent的{​​{1}}值为[-1,0,1,2,3,4,3,6,7,6,9]。但是,(如果在构造函数中输出Parent),则在循环之前得到这个以使标签索引为1:

    [-1, 0, 1, 2, 3, 6, 7, 2, 7, 8, 0]
    

    以及之后:

    [-1, 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 3, 8, 9]
    

    这是树的正确“形状”,但节点没有按正确的顺序标记为DFS(特别是中间的“腿”编号为自下而上)。

    如果您通过简单地插入

    来模拟父级的正确值
    Parent = new int[]{-1, 0, 1, 2, 3, 4, 3, 6, 7, 6, 9};
    

    在构造函数的末尾,您将得到您期望的答案(罗马统治数== 8)。这可能暗示我们正走在正确的轨道上。请注意,这基本上只是调试......

    注释

    我可以看到你保留了一个基于索引的文件,以便与论文保持一致。我认为这是一个坏主意 - 它使Java非常难以阅读。我建议你用基于0的索引替换,如果我有时间,我会使用你的代码发布一个解决方案,但基于0的索引和dfs()已修复。