Prufer序列 性质&证明

前言

下午HHY还有AAK看到了这个
质问我Prufer序列是啥
被迫复习一波

引入

直接从题目看吧
[HNOI2004]树的计数
大概意思就是给你n个节点
告诉你每个节点的度数
然后问你根据这些度数能够生成多少棵树
看样例

4  
2 1 2 1 

画个图解释一下

Prufer序列 性质&证明_第1张图片

Prufer序列 性质&证明_第2张图片
题目中给出的样例只有这两种情况,所以输出答案为2
我们更关心答案怎么来的,下面来讲一下\(Prufer\)序列

Prufer序列

性质一

  • 存在无根树转为\(Prufer\)序列以及\(Prufer\)序列转为无根树两种操作,换言之,上述两者是互射的(可以互相转化)

证明一

  • 无根树转\(Prufer\)

    • 找到编号最小且度数为1的点
    • 删除该节点,并且在序列中添加与该节点连接的节点
    • 重复1、2操作,直至树上只剩下两个点
  • Prufer转无根树

    • \(Prufer\)序列为集合\(M\),另一个集合 \(G { 1,2,3…n }\)
    • 每次提取M中最靠前的元素u与G中不存在与M且最靠前的元素v,将u与v连边,分别在两个集合中删除u、v。
    • 最后将G中剩下的两个元素连边

举个栗子
看上面的第一个图
Prufer序列 性质&证明_第3张图片
图转\(Prufer\)序列
先找到2,删除2和2->1连边,将1入列,删除1和1->3连边,3入列,序列就是“1,3”

\(Prufer\)序列转图
取出M中的1和G中的2连边,分别删除两个集合中的元素
取出M中的3和G中的1连边,然后……同上……
此时,M空了,G中只剩下了3,4,连接3,4就行了

性质二

\(Prufer\)序列是一种对有标号无根树的编码,长度为节点数-2

证明二

看证明一当中转换的要求
直至树上只剩下两个点
可以看到最后有两个点直接忽略
因为此时再判断顺序没有意义
那就是总数-2

性质三

对于给定的n个点度数,可以构造的树的数量为
$ (n-2)!/((d1-1)!×(d2-1)!×…×(dn-1)!) $

证明三

需要一丢丢前置知识

  • 因为每个点的度数为d,在构造序列的时候
    我们会发现,每有一个度数就会入序列一次
    但是还要留一次给删除操作,就不入序列了
    所以对于度数为\(d_i\)的点i
    入序列的次数为\(d_i-1\)
  • 由性质一可知序列和图之间是一一对应关系
    所以说n个点的序列长度为n-2
    其全排列为\((n-2)!\)
  • 但是考虑到在序列中会有好多重复出现的点
    比如1,1,2
    按照位置全排列\(A_3^3\)有6种
    但是实际上只有1,1,2 1,2,1 2,1,1一共3种
    只需要\(\frac {A_3^3} {(d_1-1)!}\)就是正确的不重复的树的数量
    于是乎,上述结论被证明

    对于给定的n个点度数,可以构造的树的数量为

\[(n-2)!/((d1-1)!×(d2-1)!×…×(dn-1)!) \]

代码实现

对于这个题目,需要判断几个地方
当转换prufer序列的时候,如果入列次数!=n-2,就一定有问题,输出0
还有,如果有的节点度数为0,那图就不联通,那就输出0
然后对于个数的求解
组合数打个表就可以了

Code

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

const int maxn=155;
int c[maxn][maxn];
int ans,d[maxn];
int sum;
int n;

inline void pre(){
	for(int i=0;i<=n;i++){
		c[i][0]=1;
		for(int j=1;j<=i;j++)
			c[i][j]=c[i-1][j]+c[i-1][j-1];
	}
}

int main(){
	cin>>n;
	if(n==1){
		cin>>d[1];
		if(d[1]==0) cout<<1<>d[i];
		if(!d[i]) return cout<<0<

总结

没啥特别难得地方
就是性质三不太好理解
需要多找几个例子
讲真从去年到现在用的并不多
看过就当做是一个小知识拓展就好
蟹蟹~

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