Tarjan的强联通分量
求强联通分量有很多种。 《C++信息学奥赛一本通》 中讲过一个dfs求强联通分量的算法Kosdaraju,为了骗字数我就待会简单的说说。然而我们这篇文章的主体是Tarjan,所以我肯定说完之后再赞扬一下Tarjan大法好是不是
首先我们讲一下强联通分量
强联通分量指的是图的一个子图。在这个子图中,任意两个节点都可以互相到达。从定义上我们就可以看出是一个有向图来,因为任意一个无向图都符合该定义。
而它的标准定义是:有向图中任意两点都联通的最大子图。
咳咳,首先庆祝一下哈——本人博客的第一张图。绘图历时3分钟。
在咱们举的例子中,可以看出1 、2 、3 、5 通过边可以相互到达,它们算一个强联通分量,但4却被它们隔绝在外。从图中可以看出,从4点出发不能到达任意一个点。所以它单个节点也算一个强联通分量。所以图中的强联通分量有两个:一个是1-2-3-5,一个是4。
ok看完了强联通分量是什么我们就讲一下Kosaraju。
这个算法的思路是,对图进行DFS并记录每个点的退出顺序。再构造反图(就是有向边的方向全都反过来),按照退出顺序的逆序DFS反图,对得到的点进行染色即为强联通分量。
讲完思路开始模拟。以起点1为起点遍历顺序如下:
[ 1 2 3 5 4 5 3 2 4 4 1 ]
加粗斜体外带下划线的部分就是本图的退出顺序。
于是我们得到这样一个数组:[ 5 3 2 4 1 ] 。按照这个数组的逆序对反图遍历得到:
[ 5 3 2 1 退出 4 退出 ]
即得到要求的两个强联通分量。
还要两遍DFS,麻烦的一比。看我大Tarjan一遍DFS就能求出强联通分量
首先我们要明确Tarjan要用到的两个数组:dfn[] 和 low[]
dfn指的是在DFS过程中访问到该点的顺序。从1开始DFS全图,那么1的dfn值就是1,2的dfn值是2,5的dfn值是4,4的dfn值是5。剩下的一个类推
那么low呢?low指的是如果逆着DFS序往前回溯,该节点最早是由哪个节点走过来的。
比如在上图中2 、3 、5 、4 最早都是由1走过来的,所以它们的low值都是1
下面贴出dfn和low的算法
每次dfs(点u){
dfn[u] = 进入 dfs() 函数的次数 (自己定义一个时间戳记录 如 time)
枚举与其相邻的点v{
如果 没有 访问过点v { ( 就是dfs树上的树边 )
dfs(v);
如果 v 能追溯 到 比“u 追溯到的最早的点” 更早的点;
那么 u 就能 通过 v 来追溯到 那个点;
low[u]=min(low[u],low[v]);
}
如果 访问过点v && v在栈中
low[u]=min(low[u],dfn[v]);
}
缩点
}
上面那些伪代码是从伟大的GeneralLiu那里带过来的,在此先%%%
然后 假设我们走到一个节点i,发现这个i不能继续扩展了,也就是dfn[i]==low[i]
于是我们开始往回走。往回走的过程中,我们就把和它一个分量的节点进行染色,给它们统一的标记。 最后统计有多少种不同的标记即是强联通分量个数
luogu的一道题刻录光盘非常好,可以用于练手。
放代码
#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
int head[],num;
struct Edge{
int next,to;
}edge[];
int stack[],top;
int color[],cnt;
int dfn[],low[];
int ID;
bool jd[];
int vis[];
inline void add(int from,int to){
edge[++num]={head[from],to};
head[from]=num;
} void tarjan(int x){
dfn[x]=++ID;
low[x]=ID;
jd[x]=;
stack[++top]=x;
for(int i=head[x];i;i=edge[i].next){
int to=edge[i].to;
if(!dfn[to]){
tarjan(to);
low[x]=min(low[x],low[to]);
}
else if(jd[to]) low[x]=min(low[x],dfn[to]);
}
if(dfn[x]==low[x]){
jd[x]=;
color[x]=++cnt;
while(stack[top]!=x){
color[stack[top--]]=cnt;
jd[stack[top+]]=;
color[stack[top+]]=cnt;
}
top--;
} } int main(){
int n;
cin>>n;
int x;
for(int i=;i<=n;++i){
while(cin>>x&&x!=){
add(i,x);
}
}
for(int i=;i<=n;++i){
if(!dfn[i]) tarjan(i);
}
memset(jd,,sizeof(jd));
for(int i=;i<=n;++i){
for(int j=head[i];j;j=edge[j].next){
if(color[i]!=color[edge[j].to]){
jd[color[edge[j].to]]=;
}
}
}
int ans=;
for(int i=;i<=cnt;++i) if(!jd[i]) ans++;
cout<<ans<<endl;
return ;
}
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