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一、题目描述
如果一个数 x 的约数之和 $y$(不包括他本身)比他本身小,那么 x 可以变成 $y$,y 也可以变成 $x$。
例如,4 可以变为 $3$,1 可以变为 $7$。
限定所有数字变换在不超过 n 的正整数范围内进行,求不断进行数字变换且不出现重复数字的最多变换步数。
输入格式 输入一个正整数 $n$。
输出格式 输出不断进行数字变换且不出现重复数字的最多变换步数。
数据范围
1≤n≤50000
输入样例:
7
输出样例:
3
样例解释 一种方案为:$4→3→1→7$。
二、筛法求约数和
普通筛法求约数和【类似于埃筛】
for (int i = 1; i <= n; i++) //i是因数
for (int j = 2; j <= n / i; j++)//j代表i的放大倍数
sum[i * j] += i; //i*j的约数和+i
三、建图
以 n = 8 为例建有向图,采用从 约数和 到 原数 方向建图。
$Q:$为什么不创建双向边?
A:小的数字往大的数字上连一条就够了,搜了根,这个树的直径就找出来了,没有反向搜的必要,维持一定的顺序就可以不用建双向边。
原本是要建双向边的,但是因为我每次$dfs$都是从根节点开始的,所以可以建有向边,因为有根树的直径一定会经过根节点。原本求树的直径要建无向边是因为不确定该点一定是根节点。
Q:为什么从小的数字往大的数字上连边就可以了,而从大的数字连边往小得数字连边就不行?
A:一个数可能是多个数的约数之和,同时满足$sum[i]<i$。
尝试一下反向建边,看看这是个啥:
建好图后,本题就 等价于 找出一个森林中,直径最长 的树,并求出该树的 直径
Q:建好的图中,是一棵树吗?
答:不一定是树。比如$6$,它的约数和也是$6=1+2+3$,sum[6]=6,所以它是没有从约数和到自己的边的,而且,它也不是其它数字的约数和!它是一个孤立的点,性格比较怪异~,我们可以理解为创建的并不是一棵树,而是一个森林,森林中的某些树,可能也只有一个根节点。
Q: 从$1$为根的树,为什么就是直径最长的树呢?
看一下上面的图,只要想:任何的不包括$1$的中间环节加个$1$都不会矛盾的,反而能使结果加$1$,变得更好,所以找以$1$为根就可。这里没有给出严谨的数学证明,但对于小朋友而言,直白是不是更好理解?
四、算法步骤
① 预处理约数和 ② 理解题意,手绘出图示关系。然后,创建以$1$为根的有向图。 ③ 在图中,以$1$为根开始$dfs$,找出以$1$为根的子树中最长直径就是答案。
五、构建有向图求直径
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 50010, M = N << 1;
int n;
int sum[N];
int d1[N], d2[N], res;
// 链式前向星
int e[M], h[N], idx, w[M], ne[M];
void add(int a, int b, int c = 0) {
e[idx] = b, ne[idx] = h[a], w[idx] = c, h[a] = idx++;
}
// 求树的直径模板
void dfs(int u) {
for (int i = h[u]; ~i; i = ne[i]) {
int j = e[i];
dfs(j);
if (d1[j] + 1 >= d1[u]) {
d2[u] = d1[u];
d1[u] = d1[j] + 1;
} else if (d1[j] + 1 > d2[u])
d2[u] = d1[j] + 1;
}
res = max(res, d1[u] + d2[u]);
}
int main() {
// 初始化
memset(h, -1, sizeof h);
cin >> n;
// 筛法求约数和
for (int i = 1; i <= n; i++) // i是因数
for (int j = 2; j <= n / i; j++) // j代表i的放大倍数 n/i不会溢出
sum[i * j] += i; // i*j的约数和+i
for (int i = 1; i <= n; i++)
// 当约数和小于原数,添加一条由约数和到原数的边,有向边.小数->大数存在边
// 无环:目标是原数,一个原数不可能存在多个不同的约数和
// 所以,这是一棵树
if (sum[i] < i) add(sum[i], i);
// 万物初始总有起点,1就是起点
dfs(1);
// 输出
cout << res << endl;
return 0;
}
六、理解与感悟
- $dfs$写法最好写成$void$返回,不要采用$int$方式,这样码风统一。此时,采用类似于记忆化的办法,利用数组$d1[N],d2[N]$来记录每个$u$结点最长距离和最短距离。
采用$int$返回值时,还需要返回。d1,太麻烦了

