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2025-08-30 18:35:01 +08:00

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AcWing 419. $FBI$树

一、题目描述

我们可以把由 0 和 1 组成的字符串分为三类:全 0 串称为 B 串,全 1 串称为 I 串,既含 0 又含 1 的串则称为 F 串。

FBI 树是一种二叉树,它的结点类型也包括 F 结点,B 结点和 I 结点三种。

由一个长度为 2^N 的 01 串 S 可以构造出一棵 FBI 树 $T$,递归的构造方法如下:

T 的根结点为 $R$,其类型与串 S 的类型相同; 若串 S 的长度大于 $1$,将串 S 从中间分开,分为等长的左右子串 S_1 和 S_2 ;由左子串 S_1 构造 R 的左子树 $T_1$,由右子串 S_2 构造 R 的右子树 $T_2$。 现在给定一个长度为 2^N 的 01 串,请用上述构造方法构造出一棵 FBI 树,并输出它的后序遍历序列。

输入格式 第一行是一个整数 $N$。

第二行是一个长度为 2^N 的 01 串。

输出格式 包含一行,这一行只包含一个字符串,即 FBI 树的后序遍历序列。

数据范围 0≤N≤10

输入样例:

3
10001011

输出样例:

IBFBBBFIBFIIIFF

二、算法

(递归,二叉树) O((N+1)2^N) 对于样例来说,我们可以得到如下所示的满二叉树:

可以递归处理整棵树,我们发现当输入字符串固定时,整棵树也就固定了,因此可以将字符串当做递归函数传入的参数。

由于要输出后序遍历,因此需要先输出左子树和右子树,再输出当前节点的信息。

从图中可以发现,左子树所对应的字符串即是当前字符串的前半段,右子树所对应的字符串是后半段。因此依次递归处理字符串的前半段和后半段即可。

最后需要判断当前节点的类型,这里可以统计一下当前字符串中$0$和$1$的包含情况。

时间复杂度 在每个递归函数内判断当前节点的类型时,均需要遍历一遍整个字符串,因此时间复杂度是线性的。从上图中可以发现,整棵树一共有 N+1 层,每层总共会遍历 O(N) 的长度,因此总时间复杂度是 $O(N+1)2^N$。

注:因为要判断每个字符串中$0$和$1$的个数,需要扫描一遍全部字符,就是整体上看是2^N,有$N+1$层

三、实现代码

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

void dfs(string str) {
    if (str.size() > 1) {
        dfs(str.substr(0, str.size() / 2)); // 左子树
        dfs(str.substr(str.size() / 2));    // 右子树
    }
    // 我该输出啥?
    int one = 0, zero = 0;
    for (int i = 0; i < str.size(); i++)
        if (str[i] == '0')
            zero++;
        else
            one++;

    if (one && zero)
        cout << 'F';
    else if (one)
        cout << 'I';
    else
        cout << 'B';
}

int main() {
    int n;
    string str;
    cin >> n >> str;

    dfs(str);
    return 0;
}