2026-05-28:树上的勾股距离节点。用go语言,给定一棵包含 n 个节点的无向树(节点编号为 0 到 n-1),树的边用长度为 n-1 的数组 edges 表示:edges[i] = [ui,
2026-05-28:树上的勾股距离节点。用go语言,给定一棵包含 n 个节点的无向树(节点编号为 0 到 n-1),树的边用长度为 n-1 的数组 edges 表示:edges[i] = [ui, vi] 表示 ui 与 vi 之间有一条无向边。再给定三个两两不同的目标节点 x、y、z。
对树中任意一个节点 u,分别计算它到 x、y、z 的距离,记为 dx、dy、dz。若将这三个距离中的数按从小到大排序后,得到的 (a, b, c) 满足 a² + b² = c²,则称该节点 u 为“特殊节点”。
要求统计树中所有特殊节点的个数,并返回该数量。
4 <= n <= 100000。
edges.length == n - 1。
edges[i] = [ui, vi]。
0 <= ui, vi, x, y, z <= n - 1。
x, y 和 z 互不相同。
输入生成的 edges 表示一棵有效的树。
输入: n = 4, edges = [[0,1],[0,2],[0,3]], x = 1, y = 2, z = 3。
输出: 3。
解释:
对于每个节点,我们计算它到节点 x = 1、y = 2 和 z = 3 的距离。
节点 0 的距离分别为 1, 1, 1。排序后,距离为 1, 1, 1,不满足勾股定理条件。
节点 1 的距离分别为 0, 2, 2。排序后,距离为 0, 2, 2。由于 02 + 22 = 22,节点 1 是特殊的。
节点 2 的距离分别为 2, 0, 2。排序后,距离为 0, 2, 2。由于 02 + 22 = 22,节点 2 是特殊的。
节点 3 的距离分别为 2, 2, 0。排序后,距离为 0, 2, 2。这也满足勾股定理条件。
因此,节点 1、2 和 3 是特殊节点,答案为 3。
题目来自力扣3820。
树上勾股距离节点解题步骤详解
第一步:构建无向树的邻接表存储结构
树是由节点和边组成的无向连通无环图,首先需要把输入的边信息转换成计算机容易遍历的存储结构——邻接表。
- 已知总共有
n个节点(编号 0~n-1),创建一个长度为n的列表,列表中每个位置对应一个节点,存储该节点直接相连的所有邻居节点。 - 遍历输入的所有边(共 n-1 条),每一条边连接两个节点
v和w:- 把
w添加到v的邻居列表中; - 把
v添加到w的邻居列表中(因为是无向树,边是双向的)。
- 把
- 最终得到完整的树的邻接表,后续所有距离计算都基于这个结构进行。
第二步:实现「单源最短距离计算」功能
树的特性:任意两个节点之间有且仅有一条唯一路径,因此从一个起点到所有其他节点的距离,就是路径上的边数,用深度优先遍历(DFS)就能一次性算出所有距离。
这个功能的核心作用是:输入一个起点节点,输出该起点到树上所有节点的距离数组。
具体执行步骤:
- 创建一个长度为
n的距离数组,初始值全为 0(数组下标对应节点编号,值对应距离)。 - 从起点开始做深度优先遍历(DFS),遍历规则:
- 记录当前遍历到的节点,以及它的「父节点」(避免走回头路);
- 遍历当前节点的所有邻居,跳过父节点(防止重复遍历);
- 邻居节点的距离 = 当前节点距离 + 1;
- 递归遍历这个邻居节点,重复上述操作。
- 遍历完成后,距离数组中就存储了起点到树上每一个节点的距离。
第三步:分别计算三个目标节点到全节点的距离
题目给定了三个固定节点x、y、z,需要分别以这三个节点为起点,调用第二步的距离计算功能,得到三组距离数据:
- 以
x为起点,计算得到数组dx:dx[i]表示节点i到x的距离; - 以
y为起点,计算得到数组dy:dy[i]表示节点i到y的距离; - 以
z为起点,计算得到数组dz:dz[i]表示节点i到z的距离。
至此,我们拿到了每个节点对应的三个距离值。
第四步:遍历所有节点,判断是否为「特殊节点」
逐个检查树上的每一个节点i(从 0 到 n-1),判断规则严格按照题目要求:
- 取出节点
i的三个距离:dx[i]、dy[i]、dz[i]; - 对这三个数字从小到大排序,得到排序后的三个数
a、b、c(a ≤ b ≤ c); - 验证勾股定理:判断
a² + b²是否等于c²; - 如果满足等式,该节点就是特殊节点,计数加 1;不满足则跳过。
第五步:返回最终统计结果
遍历完所有节点后,统计得到的总数量,就是题目要求的答案。
时间复杂度分析
我们按照步骤拆分计算复杂度(n为节点总数):
- 构建邻接表:遍历 n-1 条边,复杂度为O(n);
- 三次距离计算:每次DFS遍历整棵树,所有节点和边都访问一次,单次 O(n),三次总复杂度O(3n) = O(n);
- 节点判断与计数:遍历 n 个节点,每个节点仅做排序(3个数字排序是常数时间 O(1))和简单计算,总复杂度O(n)。
总时间复杂度:O(n)
(线性复杂度,适合题目要求的 n ≤ 100000 大数据量)
空间复杂度分析
统计程序运行过程中占用的额外空间:
- 邻接表:存储 n 个节点和 n-1 条边,空间O(n);
- 距离数组:一共创建 3 个长度为 n 的数组,空间O(3n) = O(n);
- DFS递归栈:树的深度最坏为 n(链状树),递归栈空间O(n);
- 其他变量(计数、临时数组)均为常数空间 O(1)。
总空间复杂度:O(n)
总结
- 核心流程:建邻接表 → 三次DFS算距离 → 遍历节点验证勾股定理 → 统计结果;
- 时间复杂度:O(n)(线性时间,高效处理十万级节点);
- 空间复杂度:O(n)(线性空间,符合题目内存要求)。
Go完整代码如下:
packagemainimport("fmt""slices")funcspecialNodes(nint,edges[][]int,x,y,zint)(ansint){g:=make([][]int,n)for_,e:=rangeedges{v,w:=e[0],e[1]g[v]=append(g[v],w)g[w]=append(g[w],v)}calcDis:=func(startint)[]int{dis:=make([]int,n)vardfsfunc(int,int)dfs=func(v,faint){for_,w:=rangeg[v]{ifw!=fa{dis[w]=dis[v]+1dfs(w,v)}}}dfs(start,-1)returndis}dx:=calcDis(x)dy:=calcDis(y)dz:=calcDis(z)fori:=rangen{a:=[]int{dx[i],dy[i],dz[i]}slices.Sort(a)ifa[0]*a[0]+a[1]*a[1]==a[2]*a[2]{ans++}}return}funcmain(){n:=4edges:=[][]int{{0,1},{0,2},{0,3}}x:=1y:=2z:=3result:=specialNodes(n,edges,x,y,z)fmt.Println(result)}Python完整代码如下:
# -*-coding:utf-8-*-fromtypingimportListdefspecialNodes(n:int,edges:List[List[int]],x:int,y:int,z:int)->int:# 构建邻接表g=[[]for_inrange(n)]forv,winedges:g[v].append(w)g[w].append(v)# 计算从 start 出发到所有节点的距离defcalcDis(start:int)->List[int]:dis=[0]*n visited=[False]*ndefdfs(v:int):visited[v]=Trueforwing[v]:ifnotvisited[w]:dis[w]=dis[v]+1dfs(w)dfs(start)returndis dx=calcDis(x)dy=calcDis(y)dz=calcDis(z)ans=0foriinrange(n):a=[dx[i],dy[i],dz[i]]a.sort()ifa[0]*a[0]+a[1]*a[1]==a[2]*a[2]:ans+=1returnansdefmain():n=4edges=[[0,1],[0,2],[0,3]]x=1y=2z=3result=specialNodes(n,edges,x,y,z)print(result)if__name__=="__main__":main()C++完整代码如下:
#include<iostream>#include<vector>#include<algorithm>#include<functional>usingnamespacestd;intspecialNodes(intn,vector<vector<int>>&edges,intx,inty,intz){// 构建邻接表vector<vector<int>>g(n);for(auto&e:edges){intv=e[0],w=e[1];g[v].push_back(w);g[w].push_back(v);}// 计算从 start 出发到所有节点的距离autocalcDis=[&](intstart)->vector<int>{vector<int>dis(n,0);// DFS 函数声明function<void(int,int)>dfs=[&](intv,intfa){for(intw:g[v]){if(w!=fa){dis[w]=dis[v]+1;dfs(w,v);}}};dfs(start,-1);returndis;};vector<int>dx=calcDis(x);vector<int>dy=calcDis(y);vector<int>dz=calcDis(z);intans=0;for(inti=0;i<n;i++){vector<int>a={dx[i],dy[i],dz[i]};sort(a.begin(),a.end());if(a[0]*a[0]+a[1]*a[1]==a[2]*a[2]){ans++;}}returnans;}intmain(){intn=4;vector<vector<int>>edges={{0,1},{0,2},{0,3}};intx=1,y=2,z=3;intresult=specialNodes(n,edges,x,y,z);cout<<result<<endl;return0;}