CF708C Centroids [树形DP，换根DP]

CF708C Centroids

Description

给定一棵树。
至多进行一次操作：删去一条边，连接一条新边，保证操作完后仍是树。
问每个点在进行操作后是否可以成为树的重心。

Solution

性质\(1\)：若一个点不是树的重心，则它的必然有一个大小大于 \(\lfloor n/2\rfloor\) 的子树。

性质\(2\)：如果一个点合法，要么它本来就是重心，要么它只有一个子树大于 \(\lfloor n/2\rfloor\)，且从这个子树中移除一个最大的小于等于 \(\lfloor n/2\rfloor\) 的子树可以使它自己也小于等于 \(\lfloor n/2\rfloor\)。

考虑 树形dp，设 \(f(u)\) 表示以 \(u\) 为根的子树中，最大的不超过 \(\lfloor n/2\rfloor\) 的子树大小，初始先以 \(1\) 为总根，转移如下，
当 \(size_v\le \lfloor n/2\rfloor\) 时，\(f(u) = \max(f(u),size_v)\)，
否则 \(f(u) = \max(f(u),f(v))\)，
\(v\in son_u\)。

考虑如何处理子树外的答案，即换根，设 \(g(u)\) 表示不在以 \(u\) 为根的子树内的答案，
为了方便转移，我们需要更改一下状态 \(f\)，设 \(f(u,0/1)\) 分别表示最大答案和次大答案，转移和原来类似，然后还要记录一下每个点的最佳转移状态，就是它最终是由哪个点转移过来的，
\(g\) 的转移如下，
当 \(f(u,0)\) 的最佳转移是 \(v\) 时，

• 如果 \(n-size_u\le \lfloor n/2\rfloor\)，那么 \(g(v) = \max(g(u),n-size_u,f(u,1))\)，
• 否则 \(g(v) = \max(g(u),f(u,1))\)，

否则，

• 如果 \(n-size_u\le \lfloor n/2\rfloor\)，那么 \(g(v) = \max(g(u),n-size_u,f(u,0))\)，
• 否则 \(g(v) = \max(g(u),f(u,0))\)。

最终根据性质\(2\)，判断每个点是否合法即可。

Code

const int N = 4e5 + 5;

int n;

vector <int> e[N];

int siz[N], f[N][2], mx[N]; // f(u) : 以 u 为根的子树内满足大小 <=n/2 的最大和次大子树大小 (整棵树以 1 为根)
                            // mx(u) : 记录 f(u) 的最佳转移 v
int g[N];
bool ans[N];

void dfsF(int u, int fa){
    siz[u] = 1;
    for(int v : e[u]){
        if(v == fa) continue;
        dfsF(v, u);
        siz[u] += siz[v];
        if(siz[v] <= n / 2){
            if(siz[v] > f[u][0]){ // 最大和次大不能从同一个子树转移！
                f[u][1] = f[u][0];
                f[u][0] = siz[v];
                mx[u] = v;
            }else if(siz[v] > f[u][1]) f[u][1] = siz[v];
        }
        else{
            if(f[v][0] > f[u][0]){
                f[u][1] = f[u][0];
                f[u][0] = f[v][0];
                mx[u] = v;
            }else if(f[v][0] > f[u][1]) f[u][1] = f[v][0];
        }
    }
}

void dfsG(int u, int fa){
    for(int v : e[u]){
        if(v == fa) continue;
        if(mx[u] == v){
            if(n - siz[u] <= n / 2) g[v] = max(f[u][1], n - siz[u]);
            else g[v] = max(f[u][1], g[u]);
        }else{
            if(n - siz[u] <= n / 2) g[v] = max(f[u][0], n - siz[u]);
            else g[v] = max(f[u][0], g[u]);
        }
        dfsG(v, u);
    }
}

void dfsAns(int u, int fa){
    int mx = n - siz[u];
    int cnt = 0, id = -1;
    if(mx > n / 2) id = fa, cnt++;

    for(int v : e[u]){
        if(v == fa) continue;
        if(siz[v] > n / 2){
            mx = siz[v];
            id = v;
            cnt++;
        }
        dfsAns(v, u);
    }

    if(cnt == 0) ans[u] = true;
    else if(cnt == 1 && id == fa && mx - g[u] <= n / 2) ans[u] = true;
    else if(cnt == 1 && id != fa && mx - f[id][0] <= n / 2) ans[u] = true;
    else ans[u] = false;
}

void Solve(){
    cin >> n;
    int u, v;
    for(int i = 1; i <= n - 1; i++){
        cin >> u >> v;
        e[u].ps(v);
        e[v].ps(u);
    }

    dfsF(1, 0);
    dfsG(1, 0);
    dfsAns(1, 0);

    for(int i = 1; i <= n; i++) cout << ans[i] << ' ';
}