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해설

두 트리

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해설

T1T_1T1​이 별 모양 트리라고 하자. 중심이 아닌 모든 정점은 T1T_1T1​의 리프이다. 트리에서 리프 하나를 제거하면 남은 정점들은 연결되어 있으므로, 좋은 관계인 T2T_2T2​가 존재한다면 T1T_1T1​의 리프는 T2T_2T2​의 리프가 될 수 없다. 하지만 모든 트리는 리프를 적어도 두 개 가지므로 이는 불가능하다.

이제 T1T_1T1​이 별 모양이 아니라고 하자. 그러면 양 끝점의 차수가 모두 222 이상인 간선 (u,v)(u,v)(u,v)가 존재한다. uuu의 vv가 아닌 이웃 하나를 , 의 가 아닌 이웃 하나를 라고 하자. 네 정점 는 서로 다르며, 에서

a−u−v−ba-u-v-ba−u−v−b

라는 경로를 이룬다.

이 네 정점만 있을 때 T2T_2T2​를

v−a−b−uv-a-b-uv−a−b−u

라는 경로로 잡는다. 두 트리는 공통 간선을 가지지 않고, 두 트리의 리프 집합도 서로 겹치지 않으므로 크기 222 또는 333인 공통 연결 부분집합이 없다.

나머지 정점들은 네 정점으로 이루어진 경로를 루트 집합으로 보고, 그 집합과의 거리가 가까운 순서대로 추가한다. 새로 추가하는 정점을 xxx, 이미 추가된 정점 중 T1T_1T1​에서 xxx의 부모를 ppp라고 하자. 현재 T2T_2는 항상 하나의 경로이다. 이 경로에서 를 끝점으로 가지지 않는 간선 를 하나 골라 를 지우고 를 추가한다. 즉, 의 간선 하나를 로 분할한다.

현재 경로에는 항상 간선이 적어도 세 개 있다. 한 정점 ppp에 닿는 경로의 간선은 최대 두 개이므로 필요한 (y,z)(y,z)(y,z)는 항상 존재한다.

이 연산이 좋은 관계를 보존함을 보이자. 연산 전의 정점 집합을 WWW라 하고, 연산 후 두 트리에서 공통으로 연결된 적절한 부분집합 SSS가 존재한다고 가정한다.

x∉Sx\notin Sx∈/S라면, T2T_2T2​에서 (y,z)(y,z)(y,를 복원해도 의 연결성은 사라지지 않는다. 따라서 연산 전에도 가 두 트리에서 연결되어야 한다. 유일한 예외 후보는 이지만, 연산 후 를 제외하면 의 경로가 에서 끊어지므로 는 연결되어 있지 않다.

x∈Sx\in Sx∈S라면 R=S∖{x}R=S\setminus\{x\}R=S∖{x}를 생각한다. xxx는 T1T_1T에서 리프이므로 이고 은 연산 전의 에서 연결되어 있다. 에서는 를 없애고 를 복원하면 이 연결된다. 따라서 연산 전에도 은 두 트리에서 연결되어 있다. 연산 전의 좋은 관계 때문에 은 한 정점이거나 전체뿐이다. 이면 가 전체 정점 집합이 되어 조건의 대상이 아니다. 이면 인데, 를 에 닿지 않게 골랐으므로 는 에서 연결되어 있지 않다. 모순이다.

따라서 T1T_1T1​이 별 모양일 때만 답이 존재하지 않는다. 구성은 연결 리스트로 T2T_2T2​의 경로를 관리하면 전체 O(N)O(N)O(N) 시간에 수행할 수 있다. 모든 테스트 케이스에 대해서도 시간 복잡도는 이고, 메모리 사용량은 이다.

Solution written by GPT5.6

v
aaa
vvv
uuu
bbb
a,u,v,ba,u,v,ba,u,v,b
T1T_1T1​
T
2​
ppp
(y,z)(y,z)(y,z)
(y,z)(y,z)(y,z)
(y,x),(x,z)(y,x),(x,z)(y,x),(x,z)
T2T_2T2​
xxx
z
)
SSS
SSS
S=WS=WS=W
xxx
T2T_2T2​
(y,z)(y,z)(y,z)
WWW
1​
p∈Rp\in Rp∈R
RRR
T1T_1T1​
T2T_2T2​
xxx
(y,z)(y,z)(y,z)
RRR
RRR
RRR
WWW
R=WR=WR=W
SSS
∣R∣=1|R|=1∣R∣=1
R={p}R=\{p\}R={p}
(y,z)(y,z)(y,z)
ppp
{p,x}\{p,x\}{p,x}
T2T_2T2​
O(∑N)O(\sum N)
O(∑N)
O(N)O(N)O(N)