写在前面:
本篇主要内容:
强连通分量等概念Tarjan算法的过程与实现
强连通分量等概念:
首先我们要明白上面是连通。
连通:
在一张图中任意两个点能互相到达。(举个例子)
所以我们称上面的这个图是一个连通图!
接着我们在来理解什么是强连通。
强连通:
若一张有向图的节点两两互相可达,则称这张图是 强连通的。
和连通图的唯一不同就是连通图是无向图,而强连通是有向图。(再来个栗子)
那明白了强连通,再看看什么是强连通分量。
强连通分量:
首先一张图很可能不是强连通图,但是它的子图可能是强强连通图,那我们称该子图是原图的强连通分量。(额。。。再给给栗子)
例如上的图被框起来的每一个子图就是原图(整张图)的强连通分量!
ok到这里有关强连通分量等概念就讲完了。终于可以讲如何求强连分量了。
Tarjan算法的过程与实现:
过程:
我们考虑 DFS 生成树与强连通分量之间的关系。
若该子图是强连通图,那么从这个子图的根节点出发必定那再回到根。
说的专业一点就是:如果结点 u 是某个强连通分量在搜索树中遇到的第一个结点,那么这个强连通分量的其余结点肯定是在搜索树中以 u 为根的子树中。结点 u 被称为这个强连通分量的根。
具体地,在这个查找的过程中,可以对经过的结点标记,当发现某一节点连向的点正好已经被标记过,则说明找到了一条回路,而这个回路上的所有点构成一个强连通分量。
为了保存这个强连通分量,我们需要知道这条路上有哪些点,而此时,栈就是一种适合该算法的数据结构。对于每次搜索的点,我们都加入栈中,遇到回路时,在把栈中的元素逐个弹出,记录它们的起始结点,直到栈中弹出的元素正好是起始结点时,结束弹栈,继续搜索其它强连通分量。在这个过程中,所有的点和都有的边都被遍历了一次,所以最终的时间复杂度为O ( N + E )
——图论——强连通分量(Tarjan算法)_上总介的博客-CSDN博客
额。。。学习了一下dalao
实现:
在 Tarjan 算法中为每个结点 u 维护了以下几个变量:
dfn[u]:深度优先搜索遍历时结点 u 被搜索的次序。(就是时间戳)low[u]:在 u 的子树中能够回溯到的最早的已经在栈中的结点。subtree[u]:表示以 u 为根的子树。instack:表示是否在栈中的数组。
再来n个栗子:
不好意思图画太大了所以截的有点模糊,呃呃呃将就着看吧!
好吧我画累了,上面这张图是最终版。。。(啊!创作不容易点个赞吧QA)
再说明一点:
对于一个连通分量图,我们很容易想到,在该连通图中有且仅有一个 u 使得 dfn[u]=low[u]。该结点一定是在深度遍历的过程中,该连通分量中第一个被访问过的结点,因为它的 dfn 和 low 值最小,不会被该连通分量中的其他结点所影响。
因此,在回溯的过程中,判定 dfn[u]=low[u] 是否成立,如果成立,则栈中 u 及其上方的结点构成一个 SCC(强连通分量)。
好好体会一下。
代码:
终于啊!写了5个小时了.........
伪代码:
tarjan(u){
dfn[u]=low[u]=++Index
for each(u,v) in E
if(v is not visted){
tarjan(v)
low[u]=min(low[u],low[v])
}
else if(v in s)
low[u]=min(low[u],dfn[v])
if(dfn[u]==low[u])
repeat
v=stack.pop
print v
until(u==v)
}
c++Tarjan模板:
#include
using namespace std;
int n,m,cnt,cntb;
vector
vector
bool instack[101];
int dfn[101],low[101];
stack
void Tarjan(int u){
++cnt;
dfn[u]=low[u]=cnt;
s.push(u);
instack[u]=true;
for(int i=0;i int v=edge[u][i]; if(!dfn[v]){ Tarjan(v); low[u]=min(low[u],low[v]); } else if(instack[v]){ low[u]=min(low[u],dfn[v]); } } if(dfn[u]==low[u]){ ++cntb; int node; do{ node=s.top(); s.pop(); instack[node]=false; belong[cntb].push_back(node); }while(node!=u); } } int main(){ scanf("%d%d",&n,&m); for(int i=1;i<=m;i++){ int u,v; scanf("%d%d",&u,&v); edge[u].push_back(v); } Tarjan(1); printf("id :"); for(int i=1;i<=n;i++){ printf("%d ",i); } printf("\n"); printf("dfn :"); for(int i=1;i<=n;i++){ printf("%d ",dfn[i]); } printf("\n"); printf("low :"); for(int i=1;i<=n;i++){ printf("%d ",low[i]); } printf("\n"); for(int i=1;i<=cntb;i++){ printf("SCG %d :",i); for(int j=0;j printf("%d ",belong[i][j]); } printf("\n"); } return 0; } 可以试试样例: 7 11 1 2 2 3 2 5 2 4 3 5 3 7 7 5 5 6 6 7 4 1 4 6 运行结果: 例题: 【模板】缩点 - 洛谷 题目描述: 给定一个 n 个点 m 条边有向图,每个点有一个权值,求一条路径,使路径经过的点权值之和最大。你只需要求出这个权值和。 允许多次经过一条边或者一个点,但是,重复经过的点,权值只计算一次。 题解: 根据题目意思,我们只需要找出一条点权最大的路径就行了,不限制点的个数。那么考虑对于一个环上的点被选择了,一整条环是不是应该都被选择,这一定很优,能选干嘛不选。很关键的是题目还允许我们重复经过某条边或者某个点,我们就不需要考虑其他了。因此整个环实际上可以看成一个点(选了其中一个点就应该选其他的点)——luogu题解 代码(有注释): #include using namespace std; const int N=1e4+10,M=1e5+10; struct point{ int nxt; int to; int from; }e_1[M],e_2[M]; int val[N];//存储点权 int head_1[N],head_2[N]; int cnt_1,cnt_2; int n,m;//点数,边数 int dfn[N],low[N]; int sta[N],top;//栈 int ind;//遍历顺序,时间戳 int inDegree[N];//入度 int d[N];//以i为结尾的路径值 int sd[N];//每个结点在连通分量中的根结点 bool vis[N]; int read(){ int x=0,w=1; char ch=0; while(ch<'0' || ch>'9'){ if(ch=='-') w=-1; ch=getchar(); } while(ch>='0' && ch<='9'){ x=x*10+(ch-'0'); ch=getchar(); } return x*w; } void add(int x,int y){ e_1[++cnt_1].from=x; e_1[cnt_1].to=y; e_1[cnt_1].nxt=head_1[x]; head_1[x]=cnt_1; } void Tarjan(int x){ dfn[x]=low[x]=++ind; sta[++top]=x; vis[x]=1; for(int i=head_1[x];i;i=e_1[i].nxt){ int y=e_1[i].to; if(!dfn[y]){ Tarjan(y); low[x]=min(low[x],low[y]); } else if(vis[y]){ low[x]=min(low[x],dfn[y]); } } if(low[x]==dfn[x]){ int y; while(y=sta[top--]){ sd[y]=x; vis[y]=0; if(y==x) break; val[x]+=val[y];//把连通分量中的其他结点的权值加到根结点上 } } } int ask(){ queue for(int i=1;i<=n;i++){ if(i==sd[i] && inDegree[i]==0){ q.push(i); d[i]=val[i]; } } int u,v; while(!q.empty()){ u=q.front(); q.pop(); for(int i=head_2[u];i;i=e_2[i].nxt){ v=e_2[i].to; d[v]=max(d[v],d[u]+val[v]); inDegree[v]--; if(inDegree[v]==0){ q.push(v); } } } int ans=0; for(int i=1;i<=n;i++){ ans=max(ans,d[i]); } return ans; } int main(){ n=read();m=read(); for(int i=1;i<=n;i++){ val[i]=read(); } //建图 int u,v; for(int i=1;i<=m;i++){ u=read();v=read(); add(u,v); } //Tarjan for(int i=1;i<=n;i++){ if(!dfn[i]) Tarjan(i); } //重新建图 for(int i=1;i<=m;i++){ u=sd[e_1[i].from]; v=sd[e_1[i].to]; if(u!=v){ e_2[++cnt_2].from=u; e_2[cnt_2].to=v; e_2[cnt_2].nxt=head_2[u]; head_2[u]=cnt_2; inDegree[v]++; } } printf("%d",ask()); return 0; } 总结: 就讲这么多,平时练习多注意vector与链式前向星的转换。 今宵东方不见日,总有夜尽天明时。加油拜拜~~~ 哦对了别忘了点赞!(特意标红。。。) 推荐链接
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