补坑ing...
好吧,这是第二天。
这一天我们主要围绕的就是一个人:tarjan。。。。。。创造的强联通分量算法
对于这一天的内容我不按照顺序来讲,我们先讲一讲强联通分量,然后再讲割点与桥会便于理解
首先是强联通分量。。
所谓强联通分量即在一个集合中,所有的点都能互通,那么我们就称这一整个集合是一个强联通分量
那么我们怎么求一张图中有几个强联通分量呢?
首先我们要了解tarjan算法中最重要的2个数组(dfn数组:表示该点第一次出现在DFS序列中的时刻;low数组:表示该点所能追溯到的编号最小的节点(或者称为一个点能够到达的编号最小的节点,并且这2个节点互通(在有向图中)))
不废话,上图:
首先我们从任意一点开始dfs,直到走到底(出度为0)
如图我们发现6的出度为0,此时它的low数组与dfn数组相同,我们将他出队,并把它本身标记为一个强联通分量。
我们回到5,发现5和6的情况一样,自己就是一个强联通分量,然后5出队
然后我们继续从3号节点往下搜,发现搜到4号节点,4号节点又追溯到1号节点,发现一号节点已经访问过了,我们更新4的low数组,并将low数组回传。
然后我们从1号节点接着搜,搜到2号节点,2号节点又搜到了4号节点,而且4号节点又访问过了,所以我们认为1 2 3 4这是一个强联通分量,我们把所有low值为1的点都出队,发现队伍都空了,tarjan算法结束。
下面附上tarjan求强联通分量的代码
#include<cstdio> inline int read() { int x=0;char c; while((c=getchar())<'0'||c>'9'); for(;c>='0'&&c<='9';c=getchar())x=x*10+c-'0'; return x; } #define MN 10000 #define MM 50000 struct edge{int nx,t;}e[MM+5]; int h[MN+5],en,d[MN+5],l[MN+5],cnt,z[MN+5],zn,inz[MN+5],K; inline void ins(int x,int y){e[++en]=(edge){h[x],y};h[x]=en;} void tj(int x) { d[x]=l[x]=++cnt;inz[z[zn++]=x]=1; for(int i=h[x];i;i=e[i].nx) { if(!d[e[i].t])tj(e[i].t); if(inz[e[i].t]&&l[e[i].t]<l[x])l[x]=l[e[i].t]; } if(d[x]==l[x])for(++K;z[zn]!=x;)inz[z[--zn]]=0; } int main() { int n,m,i; n=read();m=read(); while(m--)i=read(),ins(i,read()); for(i=1;i<=n;++i)if(!d[i])tj(i); printf("%d",K); }
不过提醒一下:本算法的退队是有问题的,如果出现多组数据需要将stack数组清0,或者在退队过程中把stack清0,具体原因如下:
假如我们上一次昨晚后的stack数组是这样的:
然后我们下一次继续做的时候,假如我们找到一个强联通分量,为1 2 3 4,进行退队操作:
(画图丑,不要介意)
那么我们会发现根本就不能退队,因为本来我们认为是空的地方的low和第一个点的low数组是一样的!所以就会出错!
————————————————我是分割线————————————————
那么我们已经讲完了强联通分量,回头来看看割点与桥:
我们先简单了解一下割点与桥的定义:
割点:假如这个点不存在整个有向图会变成2半
桥:假如不存在这条边,整个有向图会变成2半。
我们再把上面那张图搬出来:
在这张图中,割点有这几个:5,3,但是没有桥(尴尬了)
我们先看看割点的性质,显然割点后面的点的low数组都比割点的low数组大!对!就是这个性质!但是是不是除此之外就没有割点了呢?不是!在下一张图中我们会发现有满足这个性质但同样是割点的点。
所以我们只需要在tarjan算法的同时,在dfs中添加判断即可,但是注意,不要在整个dfs结束之后再来判断,因为我们有可能回溯到low数组比当前点小的点,不过我们不用考虑这些点,只要考虑之后的点就好了。
然后我们来看看下面这张图
这张图中红色的边就是一条桥,那么我们是否又发现了什么性质呢?是的,桥的终点的dfn数组等于low数组。因为如果5能够回溯到4以前的节点那么它就不是一条桥了。
来补一下割点的坑,在下一张图中,此时我们会发现,根节点也是一个割点,但是它并不满足上述割点的性质,所以,割点还有一个判断条件就是它是dfs树的根节点而且它有两棵以上的子树。
下面附上割点与桥的代码QAQ
#include<cstdio> #define MN 500005 #define min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b)) using namespace std; int x,y,n,m,num=1,tot=0,dfsn; int head[MN],low[MN],dfn[MN]; bool gedian[MN]; bool qiao[MN]; struct edge{ int to,next; }g[MN*2]; void ins(int u,int v){g[++num].next=head[u];head[u]=num;g[num].to=v;} void tarjan(int u,int fa){ low[u]=dfn[u]=++dfsn; int tmp=0; for(int i=head[u];i;i=g[i].next) if(g[i].to!=fa) if(!dfn[g[i].to]){ tarjan(g[i].to,u); low[u]=min(low[u],low[g[i].to]); tmp++; if (low[g[i].to]>=dfn[u]) gedian[u]=true; if(low[g[i].to]==dfn[g[i].to])qiao[i>>1]=true; } else low[u]=min(low[u],dfn[g[i].to]); if(fa==-1&&tmp<=1)gedian[u]=false; } int main(){ scanf("%d%d",&n,&m); for(int i=1;i<=m;i++)scanf("%d%d",&x,&y),ins(x,y),ins(y,x); for(int i=1;i<=n;i++) if(!dfn[i])tarjan(i,-1); for(int i=1;i<=n;i++)if(gedian[i])printf("%d ",i); printf(" "); for(int i=1;i<=m;i++)if(qiao[i])printf("%d ",i); printf(" "); }