PTA 7-27 家谱处理 (30分)

人类学研究对于家族很感兴趣，于是研究人员搜集了一些家族的家谱进行研究。实验中，使用计算机处理家谱。为了实现这个目的，研究人员将家谱转换为文本文件。下面为家谱文本文件的实例：

John
  Robert
    Frank
    Andrew
  Nancy
    David

家谱文本文件中，每一行包含一个人的名字。第一行中的名字是这个家族最早的祖先。家谱仅包含最早祖先的后代，而他们的丈夫或妻子不出现在家谱中。每个人的子女比父母多缩进2个空格。以上述家谱文本文件为例，John这个家族最早的祖先，他有两个子女Robert和Nancy，Robert有两个子女Frank和Andrew，Nancy只有一个子女David。

在实验中，研究人员还收集了家庭文件，并提取了家谱中有关两个人关系的陈述语句。下面为家谱中关系的陈述语句实例：

John is the parent of Robert
Robert is a sibling of Nancy
David is a descendant of Robert

研究人员需要判断每个陈述语句是真还是假，请编写程序帮助研究人员判断。

输入格式:

输入首先给出2个正整数N（2≤N≤100）和M（≤100），其中N为家谱中名字的数量，M为家谱中陈述语句的数量，输入的每行不超过70个字符。

名字的字符串由不超过10个英文字母组成。在家谱中的第一行给出的名字前没有缩进空格。家谱中的其他名字至少缩进2个空格，即他们是家谱中最早祖先（第一行给出的名字）的后代，且如果家谱中一个名字前缩进k个空格，则下一行中名字至多缩进k+2个空格。

在一个家谱中同样的名字不会出现两次，且家谱中没有出现的名字不会出现在陈述语句中。每句陈述语句格式如下，其中X和Y为家谱中的不同名字：

X is a child of Y
X is the parent of Y
X is a sibling of Y
X is a descendant of Y
X is an ancestor of Y

输出格式:

对于测试用例中的每句陈述语句，在一行中输出True，如果陈述为真，或False，如果陈述为假。

输入样例:

6 5
John
  Robert
    Frank
    Andrew
  Nancy
    David
Robert is a child of John
Robert is an ancestor of Andrew
Robert is a sibling of Nancy
Nancy is the parent of Frank
John is a descendant of Andrew

输出样例:

True
True
True
False
False

 方法一：

可以利用树的双亲表示法解决这道题，创建一个Node的结构体如下

struct Node{
    char name[15];//名字
    char father[15];//父亲名字
    int num;//空格数
}

其中name是当前节点的名字，father是其父亲节点的名字，num是输入的空格数（通过空格数判断父亲和孩子节点的关系）

全部代码如下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
struct Node{
    char name[15];//名字
    char father[15];//父亲名字
    int num;//空格数
}people[101];

int main()
{
    int n,m;//n是家谱中名字的数目，m是家谱中陈述语句的数目
    scanf("%d %d",&n,&m);
    getchar();//从缓冲区读入\n

    char temp[75];
    int k,i;
    //读取家谱中的名字
    for(k = 0;k < n;k++)
    {
        gets(temp);
        people[k].num = 0;//初始化空格数
        for(i = 0;i < strlen(temp);i++)//添加家谱的名字
        {
            if(temp[i] == ' ')
                people[k].num++;
            else
            {
              strcpy(people[k].name,temp+i);//复制名字
              break;
            }
        }
        if(people[k].num == 0)
        {
            strcpy(people[i].father,"root");//空格数为0则为根节点
        }
        else
        {
            for(i = k-1;i >= 0;i--)
            {
                //寻找父节点
                if(people[k].num > people[i].num)
                {
                    strcpy(people[k].father,people[i].name);
                    break;
                }
            }
        }
    }

    char a[15],b[15],c[15],d[15];
    char temp1[15],temp2[15];
    //读取家谱中的陈述句
    for(i = 0;i < m;i++)
    {
        scanf("%s %s %s %s %s %s",a,d,d,b,d,c);

        if(b[0] == 'c')
        {//X is a child of Y
            for(k = 0; k < n;k++)
            {
                if(!strcmp(people[k].name,a))
                {
                    if(!strcmp(people[k].father,c))
                        printf("True\n");
                    else
                        printf("False\n");
                    break;
                }
            }
        }

        if(b[0] == 'p')
        {//X is the parent of Y
            for(k = 0;k < n; k++)
            {
                if(!strcmp(people[k].name,c))
                {
                    if(!strcmp(a,people[k].father))
                        printf("True\n");
                    else
                        printf("False\n");
                    break;
                }
            }
        }

        if(b[0] == 's')
        {//X is a sibling of Y
            for(k = 0;k < n;k++)
            {
                if(!strcmp(a,people[k].name))
                    strcpy(temp1,people[k].father);
                if(!strcmp(c,people[k].name))
                    strcpy(temp2,people[k].father);
            }
            if(!strcmp(temp1,temp2))
                printf("True\n");
            else
                printf("False\n");
        }

        if(b[0] == 'd')
        {//X is a descendant of Y
            for(k = 0;k < n;k++)
            {
                if(!strcmp(people[k].name,a))
                {
                    strcpy(temp1,people[k].father);
                    break;
                }
            }
            //循环结束条件：成功找到X的祖先是c或者没有找到
            while( strcmp(temp1,c)&&strcmp(temp1,"root") )
            {
                for(k = 0;k < n;k++)
                {
                    if(!strcmp(people[k].name,temp1))
                    {
                        strcpy(temp1,people[k].father);
                        break;
                    }
                }
            }
            if(!strcmp(temp1,"root"))
                printf("False\n");
            else
                printf("True\n");
        }
        if(b[0] == 'a')
        {//X is an ancestor of Y
            for(k = 0;k < n;k++)
            {
                if(!strcmp(people[k].name,c))
                {
                    strcpy(temp1,people[k].father);
                    break;
                }
            }
            while( strcmp(temp1,a)&&strcmp(temp1,"root") )
            {
                for(k = 0;k < n;k++)
                {
                    if(!strcmp(people[k].name,temp1))
                    {
                        strcpy(temp1,people[k].father);
                        break;
                    }
                }
            }
            if(!strcmp(temp1,"root"))
                printf("False\n");
            else
                printf("True\n");
        }
    }

    return 0;
}

方法二：

可以利用C++中的map来保存孩子结点和父亲节点之间的关系

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<string>
#include<vector>
#include<map>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N = 110;
int main()
{
    vector<string>name(N);//保存人物名字
    map<string,string>father;//保存人物关系
    int n,m;
    scanf("%d %d",&n,&m);
    getchar();

    while(n--)
    {
        string str;
        getline(cin,str);
        //count(first,last,value); first是容器的首迭代器，last是容器的尾迭代器，value是查询的元素
        int cnt = count(str.begin(),str.end(),' ');//计算空格的数目
        if(cnt == 0)
        {
            father[str] = "root";//祖先
            name[0] = str;
        }
        else
        {
            str = str.substr(cnt);//取空格之后的字符串
            father[str] = name[cnt/2 - 1];
            name[cnt/2] = str; //如果cnt重复则会覆盖之前相同cnt的名字
        }
    }
    while(m--)
    {
        string a,b,c,d;
        cin >> a >> b >> b >> c >> b >> d;
        switch(c[0])
        {
        case 'p':
            swap(a,d);
        case 'c':
            if(father[a] == d)
                printf("True\n");
            else
                printf("False\n");
            break;
        case 's':
            if(father[a] == father[d])
                printf("True\n");
            else
                printf("False\n");
            break;
        case 'a':
            swap(a,d);
        case 'd':
            while(father[a]!=d && father[a]!="root") a=father[a];
            if(father[a]!="root")
                printf("True\n");
            else
                printf("False\n");
        }
    }

    return 0;
}