SCC(强连通分量)
1.定义:
在有向图G中,如果两个顶点间至少存在一条路径,称两个顶点强连通(SC---strongly connected)。
有向图中的极大强连通子图,成为强连通分量(SCC---strongly connected components)。
下图中,子图{1,2,3,4}为一个强连通分量,因为顶点1,2,3,4两两可达,{5},{6}也分别是两个强连通分量。
tarjan算法的基础是DFS。我们准备两个数组Low和Dfn。Low数组是一个标记数组,记录该点所在的强连通子图所在搜索子树的根节点的 Dfn值,Dfn数组记录搜索到该点的时间,也就是第几个搜索这个点的。根据以下几条规则,经过搜索遍历该图(无需回溯)和 对栈的操作,我们就可以得到该有向图的强连通分量。
- 数组的初始化:当首次搜索到点p时,Dfn与Low数组的值都为到该点的时间。
- 堆栈:每搜索到一个点,将它压入栈顶。
- 当点p有与点p’相连时,如果此时(时间 = dfn[p]时)p’不在栈中,p的low值为两点的low值中较小的一个。
- 当点p有与点p’相连时,如果此时(时间 = dfn[p]时)p’在栈中,p的low值为p的low值和p’的dfn值中较小的一个。
- 每当搜索到一个点经过以上操作后(也就是子树已经全部遍历)的low值等于dfn值,则将它以及在它之上的元素弹出栈。这些出栈的元素组成一个强连通分量。
- 继续搜索(或许会更换搜索的起点,因为整个有向图可能分为两个不连通的部分),直到所有点被遍历。
///其时间复杂度也是O(N+M)
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <vector>
#include <stack>
#include <iostream>
using namespace std;
#define N 10005 /// 题目中可能的最大点数
stack<int>sta; /// 存储已遍历的结点
vector<int>gra[N]; /// 邻接表表示图
int dfn[N]; /// 深度优先搜索访问次序
int low[N]; /// 能追溯到的最早的次序
int InStack[N];
/// 检查是否在栈中(2:在栈中,1:已访问,且不在栈中,0:不在)
vector<int> Component[N]; /// 获得强连通分量结果
int InComponent[N]; /// 记录每个点在第几号强连通分量里
int Index,ComponentNumber;/// 索引号,强连通分量个数
int n, m; /// 点数,边数 void init()///清空容器,数组
{
memset(dfn, , sizeof(dfn));
memset(low, , sizeof(low));
memset(InStack, , sizeof(InStack));
Index = ComponentNumber = ;
for (int i = ; i <= n; ++ i)
{
gra[i].clear();
Component[i].clear();
}
while(!sta.empty())
sta.pop();
} void tarjan(int u)
{
InStack[u] = ;
low[u] = dfn[u] = ++ Index;
sta.push(u);///寻找u所在的强连通分量
for (int i = ; i < gra[u].size(); ++ i)
{
int t = gra[u][i];
if (dfn[t] == )///不在的继续递归
{
tarjan(t);///递归到头了就
low[u] = min(low[u], low[t]);
}
else if (InStack[t] == )///在栈里
{
low[u] = min(low[u], dfn[t]);
}
}
if(low[u] == dfn[u])///sta出栈就是一个强连通分量的
{
++ComponentNumber;///强连通分量个数
while (!sta.empty())
{
int j = sta.top();
sta.pop();
InStack[j] = ;///已访问但不在栈中
Component[ComponentNumber].push_back(j);
///用vector存储第ComponentNumber个强连通分量
InComponent[j]=ComponentNumber;
///记录每个点在第几号强连通分量里
if (j == u)
break;
}
}
} void input(void)
{
for(int i=; i<=m; i++)
{
int a,b;
scanf("%d%d",&a,&b);
gra[a].push_back(b);///有向图才有强连通分量
}
} void solve(void)
{
for(int i=; i<=n; i++)
if(!dfn[i])
tarjan(i);
if(ComponentNumber > )
puts("No");
else
puts("Yes");
} int main()
{
while(scanf("%d%d",&n,&m),n+m)
{
init();
input();
solve();
/*每一个强连通分量的具体数字
for(int i = 1; i <= ComponentNumber; i++)
{
for(int j = 0; j < Component[i].size(); j++)
if(!j)
cout << Component[i][j];
else
cout <<"-->"<< Component[i][j];
cout<<endl;
}
*/
}
return ;
}
HDU1269也能做模板
///时间复杂度为O(n+m)
///调用
///1、init()
///2、把图用add 存下来,注意图点标为1-n,若是[0,n-1]则给所有点++;
///3、调用tarjan_init(n); 再调用suodian();
///4、新图就是vector<int>G[]; 新图点标从1-tar ;
///5、对于原图中的每个点u,都属于新图中的一个新点Belong[u];
///新图一定是森林。
///6、新图中的点u 所表示的环对应原图中的vector<int> bcc[u];
///7、旧图中u在新图中所属的点是Belong[u];
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <stack>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#define repu(i, a, b) for(int i = a; i < b; i++)
using namespace std;
#define N 30100
///N为最大点数
#define M 150100
///M为最大边数
int n, m;///n m 为点数和边数 struct Edge
{
int from, to, nex;
bool sign;///是否为桥
} edge[M<<]; int head[N], edgenum; void add(int u, int v) ///边的起点和终点
{
Edge E = {u, v, head[u], false};
edge[edgenum] = E;
head[u] = edgenum++;
} int DFN[N], Low[N], Stack[N], top, Time;
///Low[u]是点集{u点及以u点为根的子树} 中(所有反向弧)能指向的(离根最近的祖先v) 的DFN[v]值(即v点时间戳)
int taj;///连通分支标号,从1开始
int Belong[N];///Belong[i] 表示i点属于的连通分支
bool Instack[N];
vector<int> bcc[N]; ///标号从1开始 void tarjan(int u ,int fa)
{
DFN[u] = Low[u] = ++ Time ;
Stack[top ++ ] = u ;
Instack[u] = ;
for (int i = head[u] ; ~i ; i = edge[i].nex )
{
int v = edge[i].to ;
if(DFN[v] == -)
{
tarjan(v , u) ;
Low[u] = min(Low[u] ,Low[v]) ;
if(DFN[u] < Low[v])
edge[i].sign = ;///为割桥
}
else if(Instack[v])
Low[u] = min(Low[u] ,DFN[v]) ;
}
if(Low[u] == DFN[u])///找到一个强连通分量
{
int now;
taj ++ ;
bcc[taj].clear();
do
{
now = Stack[-- top] ;
Instack[now] = ;
Belong [now] = taj ;
bcc[taj].push_back(now);///存储一个强连通分量
}
while(now != u) ;
}
} void tarjan_init(int all)
{
memset(DFN, -, sizeof(DFN));
memset(Instack, , sizeof(Instack));
memset(Low, , sizeof(Low));
top = Time = taj = ;
for(int i=; i<=all; i++)
if(DFN[i] == - )
tarjan(i, i); ///注意开始点标!!!
} vector<int>G[N];
int du[N];
void suodian()
{
memset(du, , sizeof(du));
for(int i = ; i <= taj; i++)
G[i].clear();
for(int i = ; i < edgenum; i++)
{
int u = Belong[edge[i].from], v = Belong[edge[i].to];
if(u!=v)
G[u].push_back(v), du[v]++;
}
} void init()
{
memset(head, -, sizeof(head));
edgenum=;
} int main()
{
while(scanf("%d%d",&n,&m) && (n + m))
{
init();
repu(i,,m)
{
int a,b;
scanf("%d%d",&a,&b);
add(a,b);
}
tarjan_init(n);
// repu(i,1,taj + 1)///输出每一个强连通分量
// {
// for(int j = 0; j < bcc[i].size(); j++)
// cout<<bcc[i][j]<<" ";
// cout<<endl;
// }
if(taj > )
printf("No\n");
else
printf("Yes\n");
}
return ;
}
九野模板--HDU1269
参考链接http://blog.csdn.net/xinghongduo/article/details/6195337
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