P3388 【模板】割点（割顶） 题解 （Tarjan）

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P3388 【模板】割点（割顶）

解题思路

最近学的东西太杂了，多写点博客免得自己糊里糊涂的过去了。

这个题求割点，感觉这篇文章写得挺好。

割点是啥？如果去掉这个点之后连通图变成多个不连通图了，那这个点就是割点。

那我们如何求割点呢？显然，我们可以无视复杂度枚举一下每个点然后\(DFS\)一下看看图连不连通。

那我们能不能在更好的复杂度下求割点呢？可以。

首先，深搜一下这个连通图，标记一下深度（\(dep\)，或者大部分博客里写的\(DFS\)序\(dfn\)，但我觉得深度更易理解）。

void dfs(int p,int f){//p是当前节点，f是dfs树中p的父亲节点
	int q,i;
	dep[p]=dep[f]+1;
	for(i=head[p];i;i=e[i].near){
		q=e[i].end;
		if(!dep[q])//这句话保证了进入dfs的点必然是没访问过的
			dfs(q,p);
	}
}

然后呢，我们观察一下这个\(dfs\)树的性质。

首先，这个树的根节点只要伸出去多个枝（\(\geq 1\)），那么它就是一个割点。

因为这两个（或多个）枝条之间只要有连接，那么必定在\(dfs\)树中只会以一个枝条的形式出现。

如下图，红色代表能够走的边，蓝色因为根节点已经访问过了而无法继续走。

于是我们有了这个\(DFS\)的代码：

void dfs(int p,int f){
	int q,i,child=0;
	dep[p]=dep[f]+1;
	for(i=head[p];i;i=e[i].near){
		q=e[i].end;
		if(!dep[q]){
			dfs(q,p);
			if(!f)child++;
		}
	}
	if(!f&&child>1)cut[p]=1,num++;//只要有多个孩子就是割点
}

别急，还有非根节点没有解决呢。

其实与根节点同理，非根节点如果有两个以上的互相不能联通的枝条的话，那它就是一个割点了。

那么怎么判断它的两个枝条连通与否呢？很简单，只要看它有没有枝条不能走到它祖先位置上即可。

也就是说，把一个点的子树看成\(Branch1\)，把其祖先那一串东西看成\(Branch2\)，如果这俩东西不能连通那么这个点就是割点啦。

于是引入新的数组\(low\)，保存的内容是其能够到达的\(dep\)最小的\(dep\)值（即最浅深度）。

然后新鲜出炉的DFS长这样：

void dfs(int p,int f){
	int q,i,child=0;
	dep[p]=low[p]=dep[f]+1;//最小的深度先设为自己的深度
	for(i=head[p];i;i=e[i].near){
		q=e[i].end;
		if(!dep[q]){
			dfs(q,p);
			if(low[q]<low[p])low[p]=low[q];//如果孩子能到更浅的地方那么更新该节点的最浅深度
			if(low[q]>=dep[p]&&f&&!cut[p])cut[p]=1,num++;
			if(!f)child++;
		}
		if(dep[q]<low[p])low[p]=dep[q];//重点在这一步
	}
	if(!f&&child>1)cut[p]=1,num++;
}

代码中注释出的重点，为什么不能写成\(low[p]=min(low[p],low[q])\)呢？

其实是因为，如果已经在某个节点遍历到一根返祖边，那么这个节点的\(low\)值由此会变成孩子节点的\(low\)即祖先节点的\(dep\)值，再对其其他孩子进行遍历的时候，会有可能将孩子节点的\(low\)值更新为该节点的\(low\)即祖先的\(dep\)值，而将本该是割点的点忽略掉。

如果不理解，试试\(debug\)一下这组数据：

6 7

1 2

2 3

3 4

2 4

2 5

5 6

1 6

AC代码

#include<stdio.h>
int num,head[20010],cnt,low[20010],dep[20010],cut[20010],n,m;
struct Edge{
	int end,near;
}e[200002];
void add(int a,int b){
	e[++cnt].end=b;e[cnt].near=head[a];head[a]=cnt;
}
void dfs(int p,int f){
	int q,i,child=0;
	dep[p]=low[p]=dep[f]+1;
	for(i=head[p];i;i=e[i].near){
		q=e[i].end;
		if(!dep[q]){
			dfs(q,p);
			if(low[q]<low[p])low[p]=low[q];
			if(low[q]>=dep[p]&&f&&!cut[p])cut[p]=1,num++;
			if(!f)child++;
		}
		if(dep[q]<low[p])low[p]=dep[q];
	}
	if(!f&&child>1)cut[p]=1,num++;
}
int main(){
	int i,u,v;
	scanf("%d%d",&n,&m);
	for(i=0;i<m;i++){
		scanf("%d%d",&u,&v);
		add(u,v);add(v,u);
	}
	for(i=1;i<=n;i++)
		if(!dep[i])dfs(i,0);//原图可能不连通
	printf("%d\n",num);
	for(i=1;i<=n;i++)if(cut[i])printf("%d ",i);
	return 0;
}