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  • 迷宫城堡+算法讲解【tarjian算法】

    Tarjan 算法

    参考博客:https://www.cnblogs.com/shadowland/p/5872257.html

    算法讲解

    Tarjan 算法一种由Robert Tarjan提出的求解有向图强连通分量的算法,它能做到线性时间的复杂度。

    强连通定义:

    如果两个顶点可以相互通达,则称两个顶点强连通:

            例如:下图中 1 3 两点强联通

                         1→3  

                         3→4→1  类似1 3 两点称为强连通

    如果有向图G的每两个顶点都强连通,称G是一个强连通图。有向图的极大强连通子图,称为强连通分量(strongly connected components)。

    例如:在上图中,{1 , 2 , 3 , 4 } , { 5 } ,  { 6 } 三个区域可以相互连通,称为这个图的强连通分量。

    Tarjan算法是基于对图深度优先搜索的算法,每个强连通分量为搜索树中的一棵子树。搜索时,把当前搜索树中未处理的节点加入一个堆栈,回溯时可以判断栈顶到栈中的节点是否为一个强连通分量。

    再Tarjan算法中,有如下定义。

    DFN[ i ] : 在DFS中该节点被搜索的次序(时间序号)

    LOW[ i ] : 为i或i的子树能够追溯到的最早的栈中节点的次序号

    当DFN[ i ]==LOW[ i ]时,为i或i的子树可以构成一个强连通分量。

    二.算法图示(链式前向星存图)

    以1为Tarjan 算法的起始点,如图:

    顺次DFS搜到节点6

     回溯时发现LOW[ 5 ]==DFN[ 5 ] ,  LOW[ 6 ]==DFN[ 6 ] ,则{ 5 } , { 6 } 为两个强连通分量。回溯至3节点,拓展节点4.

    拓展节点1 , 发现1再栈中更新LOW[ 4 ],LOW[ 3 ] 的值为1

     回溯节点1,拓展节点2

    自此,Tarjan Algorithm 结束,{1 , 2 , 3 , 4 } , { 5 } ,  { 6 } 为图中的三个强连通分量。

    不难发现,Tarjan Algorithm 的时间复杂度为O(E+V).

    例题:

    迷宫城堡

           为了训练小希的方向感,Gardon建立了一座大城堡,里面有N个房间(N<=10000)和M条通道(M<=100000),每个通道都是单向的,就是说若称某通道连通了A房间和B房间,只说明可以通过这个通道由A房间到达B房间,但并不说明通过它可以由B房间到达A房间。Gardon需要请你写个程序确认一下是否任意两个房间都是相互连通的,即:对于任意的i和j,至少存在一条路径可以从房间i到房间j,也存在一条路径可以从房间j到房间i。 

    Input

            输入包含多组数据,输入的第一行有两个数:N和M,接下来的M行每行有两个数a和b,表示了一条通道可以从A房间来到B房间。文件最后以两个0结束。 

    Output

            对于输入的每组数据,如果任意两个房间都是相互连接的,输出"Yes",否则输出"No"。 

    Sample Input

    3 3
    1 2
    2 3
    3 1
    3 3
    1 2
    2 3
    3 2
    0 0

    Sample Output

    Yes

    No

    思路:

      根据题目可以知道 要想判断 房间是否可以全部相互连通 也就可以想到是强连通(判断是不是全体属于一个scc值)就可以解决,开始是用for循环判断全部的值是不是相等 ,后来看同学代码知道只要判断最后sig是不是为1(也就是sig只是++了一次)。还有就是题目是多组输入,所以每次在输入之前都要 为链式前向星做准备(head[i]=-1)和 memset所有数组

    AC代码:

    用链式前向星存图

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    const int MAX=1e5;
    struct node{
        int to;
        int next;
    }edge[MAX+5];
    int n,m;
    int head[MAX+5],ans;
    void addnode(int u,int v)
    {
        edge[ans].to=v;
        edge[ans].next=head[u];
        head[u]=ans++;
    }
    void allbegin()
    {
        memset(head,-1,sizeof(head));
        ans=0;
    }
    int dfn[MAX+5];
    int low[MAX+5],num;
    int sta[MAX+5],top;
    int scc[MAX+5],sig;
    
    void dfs(int u)
    {
        dfn[u]=low[u]=++num;
        sta[top++]=u;    //进栈
        for(int i=head[u];~i;i=edge[i].next){
            int t=edge[i].to;
            if(dfn[t]==0){      //深搜
                dfs(t);    
                low[u]=min(low[u],low[t]);
            }
            else if(scc[t]==0){
                low[u]=min(low[u],low[t]);
            }
        }
        if(dfn[u]==low[u]){  //将可以强连通的点附上相同的值 表示属于相同的一个强连通图
            sig++;
            while(1){
                int j=sta[--top];  //top表示存入了多少点(从0开始,所以--top)
                scc[j]=sig;
                if(j==u){
                    break;
                }
            }
        }
    }
    
    void tarjian()
    {
        sig=0,top=0,num=0;
        memset(dfn,0,sizeof(dfn));
        memset(low,0,sizeof(low));
        memset(sta,0,sizeof(sta));
        memset(scc,0,sizeof(scc));
        for(int i=1;i<=n;i++){
            if(dfn[i]==0){     //从每一个点出发
                dfs(i);
            }
        }
    }
    
    int main()
    {
        while(~scanf("%d%d",&n,&m)){
            if(n==0&&m==0){
                break;
            }
            else{
                allbegin();  //链式前向星准备
                for(int i=1;i<=m;i++){
                    int u,v;
                    scanf("%d%d",&u,&v);
                    addnode(u,v);
                }
                tarjian();
                if(sig==1){
                    printf("Yes
    ");
                }
                else{
                    printf("No
    ");
                }
            }
        }
        return 0;
    }
    
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