算法与Python

算法与Python 知识量:10 - 40 - 100

4.3 怎么抓住小偷><

问题- 4.3.1 -

有一个绝顶狡猾的小偷瞄准了一个高档小区。这个小区的别墅以二叉树的结构坐落。除了第一栋别墅,每一栋别墅都与另一栋“源头”别墅连接。一旦小偷闯入两栋相接的别墅,警铃就会被触发。圆圈里的数字代表财产,狡猾的小偷已经计划好了路线,准备在不触发警报的前提下偷最多的钱。别墅小区的保安部门最近得到了风声,说有一个世纪大盗瞄上了别墅区。据说此小偷神无踪影,武功高强,所以保安打算在小偷的必经之路上布置警卫,不动声色地抓住小偷。问题是,小偷会怎么选路线呢?

问题求解- 4.3.2 -

这是一个典型的二叉树遍历问题,可以使用深度优先搜索(DFS)或广度优先搜索(BFS)来解决。

首先,需要构建一个二叉树结构来表示别墅的连接关系。假设第一栋别墅是二叉树的根节点,其他别墅则作为子节点。如果两栋别墅相接,则相应的节点之间建立边。

接下来,可以使用DFS或BFS来遍历这棵二叉树。这两种方法都可以找到从小到大最大化的钱财数目。

深度优先搜索(DFS):

  1. 从第一栋别墅(根节点)开始进行DFS遍历。

  2. 在DFS过程中,对于每个访问的节点,递归地访问其左子节点和右子节点。

  3. 在递归过程中,记录每个节点的值,并更新最大值。

  4. 最终,最大值即为从小到大最大化的钱财数目。

广度优先搜索(BFS):

  1. 从第一栋别墅(根节点)开始进行BFS遍历。

  2. 使用队列来存储待访问的节点。

  3. 在BFS过程中,对于每个访问的节点,将其子节点加入队列。

  4. 每次从队列中取出一个节点时,记录其值,并更新最大值。

  5. 最终,最大值即为从小到大最大化的钱财数目。

无论是DFS还是BFS,关键在于正确地构建二叉树结构以及遍历过程中记录和更新钱财数目。在实现时,可以根据实际情况选择其中一种方法。

以下是使用Python实现深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)的示例代码:

# 定义二叉树节点类  
class TreeNode:  
    def __init__(self, val=0, left=None, right=None):  
        self.val = val  
        self.left = left  
        self.right = right  
  
# 深度优先搜索(DFS)  
def dfs(root):  
    if not root:  
        return 0  
    max_money = 0  
    stack = [root]  
    while stack:  
        node = stack.pop()  
        if node.left:  
            stack.append(node.left)  
        if node.right:  
            stack.append(node.right)  
        max_money = max(max_money, node.val)  
    return max_money  
  
# 广度优先搜索(BFS)  
def bfs(root):  
    if not root:  
        return 0  
    max_money = 0  
    queue = [root]  
    while queue:  
        node = queue.pop(0)  
        max_money = max(max_money, node.val)  
        if node.left:  
            queue.append(node.left)  
        if node.right:  
            queue.append(node.right)  
    return max_money

在以上代码中,首先定义了一个TreeNode类来表示二叉树的节点。然后,实现了dfs和bfs函数,分别用于深度优先搜索和广度优先搜索。在dfs函数中,使用一个栈来模拟递归过程,每次弹出栈顶元素,并递归访问其左右子节点,同时记录最大钱财数目。在bfs函数中,使用一个队列来模拟广度优先搜索过程,每次弹出队列头部元素,并访问其左右子节点,同时记录最大钱财数目。最后,返回最大钱财数目即可。