「日常训练」Caterpillar（POJ-3310）

题意与分析

一条很有趣的题目。给一个无向图，问它是否无环，且可以在上面找到一条线，使所有的顶点要么在线上要么不在线上但在与线相连的边上。
那么首先要确定所有点联系在一起。这个可以同判环一起处理：如果建图新加入的点同原先的点含有同一个祖先，那它肯定是环没跑了。然后遍历所有节点，看看是否拥有同一个祖先。这样就完成了两个任务。
接下来需要一点分析：我们可以证明，这条线（如果存在）一定是树的直径，或者是与树的直径长度相等（在端点差一个点那边分的叉）。为什么？如果这条线不是树的直径，那么长度一定小于直径，且树的直径与它的交点一定至少会延伸出两个点，那么这就一定会翻车，这条线一定不会满足条件。所以如果有一条线满足这个条件，那它必须得是树的直径。然后就是之前知识学习的地方，先找树的直径（这里需要记录端点，我没有采用栈的方法记录，采用了一种比较简单的方法解决），然后判断非树直径的点是否度数为1即可。
这题综合考察了树的几个性质，非常适合学习/复习。比如说我竟然忘了并查集怎么判环- -

代码

/* 
 * Filename: poj3310.cpp
 * Date: 2018-11-05
 */
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <vector>

#define INF 0x3f3f3f3f
#define PB push_back
#define MP make_pair
#define fi first
#define se second
#define rep(i,a,b) for(repType i=(a); i<=(b); ++i)
#define per(i,a,b) for(repType i=(a); i>=(b); --i)
#define ZERO(x) memset(x, 0, sizeof(x))
#define MS(x,y) memset(x, y, sizeof(x))
#define ALL(x) (x).begin(), (x).end()

#define QUICKIO                  
    ios::sync_with_stdio(false); 
    cin.tie(0);                  
    cout.tie(0);
#define DEBUG(...) fprintf(stderr, __VA_ARGS__), fflush(stderr)

using namespace std;
typedef int repType;

const int MAXN=105;
vector<int> G[MAXN];

int pa[MAXN],n;
int find_pa(int x)
{
    return pa[x]==x?x:pa[x]=find_pa(pa[x]);
}
bool union_pa(int x,int y)
{
    int fx=find_pa(x),
        fy=find_pa(y);
    if(fx!=fy) pa[fx]=fy;
    else return false;
    return true;
}

bool judge_cnt()
{
    int cnt=0;
    rep(i,1,n)
        if(pa[find_pa(i)]==i) cnt++;
    return cnt==1;
}

int dep[MAXN];
void dfs(int x)
{
    rep(i,0,int(G[x].size())-1)
        if(dep[G[x][i]]==-1)
        {
            dep[G[x][i]]=dep[x]+1;
            dfs(G[x][i]);
        }
}
bool on_road[MAXN];
bool on_road_tmp[MAXN];
int maxdep=0;
void dfs2(int now, int ndep)
{
    if(ndep>=maxdep)
    {
        memcpy(on_road,on_road_tmp,sizeof(on_road));
        maxdep=ndep;
    }

    rep(i,0,int(G[now].size())-1)
        if(dep[G[now][i]]==-1)
        {
            dep[G[now][i]]=dep[now]+1;
            on_road_tmp[G[now][i]]=true;
            dfs2(G[now][i],ndep+1);
            on_road_tmp[G[now][i]]=false;
        }
}

int
main()
{
    int kase=0;
    while(cin>>n)
    {
        if(!n) break;
        rep(i,1,n) G[i].clear();
        rep(i,1,n) pa[i]=i;
        int e; cin>>e;
        bool has_loop=false;
        rep(i,1,e)
        {
            int u,v; cin>>u>>v;
            G[u].PB(v);
            G[v].PB(u);
            if(find_pa(u)!=find_pa(v)) union_pa(u,v);
            else has_loop=true;
        }
        if(e>n-1) has_loop=true;
        bool ok=true;
        if(has_loop || !judge_cnt())
            ok=false;
        if(ok)
        {
            MS(dep,-1);
            dep[1]=0;
            dfs(1);
            int pnt_id=1;
            maxdep=0;
            rep(i,1,n) if(dep[pnt_id]<dep[i])
            {
                pnt_id=i;
                maxdep=dep[pnt_id];
            }
            ZERO(on_road_tmp);
            MS(dep,-1);
            dep[pnt_id]=0;
            on_road_tmp[pnt_id]=true;
            dfs2(pnt_id, 0);
            rep(i,1,n)
                if(!on_road[i]&&G[i].size()!=1)
                {
                    ok=false; break;
                }
        }
        if(ok) cout<<"Graph "<<++kase<<" is a caterpillar."<<endl;
        else cout<<"Graph "<<++kase<<" is not a caterpillar."<<endl;
    }
    return 0;
}