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  • [算法]tarjan

    !!!血泪史!!!

    tmp不能设全局变量!!!

    以下摘自SHHHS

    Tarjan 算法

    一.算法简介

    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。

    我们定义:

    如果两个顶点可以相互通达,则称两个顶点强连通(strongly connected)。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(时间戳)

    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

    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).

     1 #include<cstdio>
     2 #include<cmath>
     3 #define LL long long
     4 #define M 20010
     5 #define mod
     6 using namespace std;
     7 int read()
     8 {
     9     int x=0,f=1;
    10     char ch=getchar();
    11     while(!isdigit(ch)){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
    12     while(isdigit(ch)){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();}
    13     return x*f;
    14 }
    15 int n,m,T,top,ans,dfn_cnt;
    16 int first[M],next[M<<5],dfn[M],low[M],u[M<<5],v[M<<5],stack[M];
    17 bool vis[M],book[M];
    18 void tarjan(int x)
    19 {
    20     vis[x]=book[x]=1;
    21     dfn[x]=low[x]=++dfn_cnt;
    22     stack[++top]=x;
    23     for(int i=first[x];i!=-1;i=next[i])
    24     {
    25         int tmp=v[i];
    26         if(!dfn[tmp]) tarjan(tmp);
    27         if(vis[tmp]==1) low[x]=min(low[x],low[tmp]);
    28     }
    29     if(dfn[x]==low[x])
    30     {
    31         ans++;
    32         while(stack[top]!=x) vis[stack[top--]]=0;
    33         vis[x]=0,top--;
    34     }
    35 }
    36 int main()
    37 {
    38     T=read();
    39     while(T--)
    40     {
    41         ans=top=dfn_cnt=0,n=read(),m=read();
    42         memset(first,-1,sizeof(first));
    43         memset(next,0,sizeof(next));
    44         memset(dfn,0,sizeof(dfn));
    45         memset(book,false,sizeof(book));
    46         for(int i=1;i<=m;i++)
    47         {
    48             u[i]=read();v[i]=read();
    49             next[i]=first[u[i]];
    50             first[u[i]]=i;
    51         }
    52         for(int i=1;i<=n;i++) if(!dfn[i]) tarjan(i);
    53         printf("%d
    ",ans);
    54     }
    55     return 0;
    56 }
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