选定任意一个点u,从u开始BFS求出距离u最大的点s,再从s点出发BFS到距离s最大的点t,则dis(s,t)即为树的直径
证明
其实只要找到了树的直径的一个端点,再BFS找到最远点就一定是直径的另一个端点,这一点毋庸置疑。所以解法的后半部分一定是正确的,只需要证明第一次BFS找到的最远点k就是其中一个端点s。
(一):u在直径上:反证法:若点k不是直径的端点,这意味着dis(u,k)+dis(u,t) < dis(u,s)+dis(u,t),两边同时减去dis(u,t),得dis(u,k) < dis(u,s),而因为k是距离u的最远点,与做法不符。故k是直径的端点。
(二):u不在直径上:
① 在路径(u,k)与路径(u,s)上有交点x,那么我们可以把x想象成(一)中的u,那么从这个交点x出发所到达的最远点就是端点s,而从u到x之后一定是走最远的,所以k一定是端点。
②如果不相交,那也就意味着k完全走到另外一边去了,也就是dis(u,k)>dis(u,s)且dis(u,k)>dis(u,t)。这样一来利用不等式的性质同时加上dis(u,k),dis(u,k)+dis(u,s) > dis(u,t) + dis(u,s)