TARJAN复习 求强连通分量、割点、桥

TARJAN复习 求强连通分量、割点、桥

感觉之前写的不好， 再水一篇博客

强连通分量

“有向图强连通分量：在有向图G中，如果两个顶点vi,vj间（vi>vj）有一条从vi到vj的有向路径，同时还有一条从vj到vi的有向路径，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)。

​ ----百度

像上面的这个图就有三个强连通分量

1-2-3、4、5

设 $df{n}_i$ 记录到达点 $i$ 的时间戳

设 $lo{w}_i$ 表示 $i$ 能到达的所有点的时间戳

如果 $lo{w}_i==df{n}_i$ 就意味着 $i$ 和 $i$ 下面的点能够组成一个强连通分量，因为 $i$ 下面已经没有边可以往 $i$ 祖先方向上走了

实现的时候就用一个栈维护一下那个顺序就好了

缩点

P3387 【模板】缩点 - 洛谷 | 计算机科学教育新生态 (luogu.com.cn)

看一下这个题

对于一个强连通分量来说

我们可以把它缩成一个点，并把这个点的权值设成这个强连通分量里面所有点的权值和。

然后再做 $dp$ 就好了

#include
#define LL long long
#define fu(x , y , z) for(int x = y ; x <= z ; x ++)
using namespace std;
stack<int> stk;
queue<int> que;
const int N = 1e4 + 5 , M = 1e5 + 5;
LL ans , f[N] , w[N];
int hd[N] , hd2[N] , num , cnt2 , cnt , p[N] , dfn[N] , low[N] , a[N] , n , ru[N] , m , b[N] , num1;
struct E {
    int nt , to , fr;
}e[M << 1];
struct EE {
    int nt , to;
}e2[M << 1];
int read () {
    int val = 0 , fu = 1;
    char ch = getchar ();
    while (ch < '0' || ch > '9') {
        if (ch == '-') fu = -1;
        ch = getchar ();
    }
    while (ch >= '0' && ch <= '9') {
        val = val * 10 + (ch - '0');
        ch = getchar ();
    }
    return val * fu;
}
void add (int x , int y) {
    e[++cnt].to = y , e[cnt].nt = hd[x] , e[cnt].fr = x , hd[x] =cnt;
}
void dfs (int x , int fa) {
    dfn[x] = low[x] = ++num;
    stk.push(x);
    int y;
    for (int i = hd[x] ; i ; i = e[i].nt) {
        y = e[i].to;
        if (!dfn[y]) {
            dfs (y , x);
            low[x] = min (low[x] , low[y]);
        }
        else if (!p[y])
            low[x] = min (low[x] , dfn[y]);
    }
    if (low[x] == dfn[x]) {
        y = 0;
        num1 ++;
        while (y != x && !stk.empty()) {
            y = stk.top();
            stk.pop();
            p[y] = num1;
            w[num1] += a[y];
        }
        f[num1] = w[num1]; 
    }
}
void add2 (int x , int y) { e2[++cnt2].to = y , e2[cnt2].nt = hd2[x] , hd2[x] = cnt2; }
void build () {
    int fa1 , fa2 , x , y;
    fu(i , 1 , cnt) {
        x = p[e[i].fr] , y = p[e[i].to];
        if (x == y) continue;
        add2 (x , y);
        ru[y] ++;
    }
}
void tuo () {
    fu(i , 1 , num1)
        if (!ru[i])
            que.push(i);
    int x , y;
    while (!que.empty()) {
        x = que.front();
        que.pop();
        for (int i = hd2[x] ; i ; i = e2[i].nt) {
            y = e2[i].to;
            ru[y] --;
            if (!ru[y])
                que.push(y);
            f[y] = max (f[y] , f[x] + w[y]);
        }
    }
}
int main () {
    int u , v;
    n = read () , m = read ();
    fu(i , 1 , n) 
        a[i] = read ();
    fu(i , 1 , m) {
        u = read () , v = read ();
        add (u , v);
    }
    fu(i , 1 , n)
        if (!dfn[i])
            dfs (i , 0);
    build ();
    tuo ();
    fu(i , 1 , num)
        ans = max (ans , f[i]);
    printf ("%lld" , ans);
    return 0;
}

桥

在一个图中，如果存在一条边，把它删掉，使得整个图被分出来两个互相不连通的图，那么这条边就是桥

$dfn$ 跟求强连通分量的一样

$lo{w}_i$ 表示 $i$ 能够到达的最先被访问过的点**（不包括 $i$ 的父亲）**

设 $u,v$ ， $v$ 是 $u$ 的儿子。

如果 $lo{w}_v>df{n}_u$ 就意味着 $v$ 不能到达 $u$ 之前的点了，除非经过 $u\to v$ 这条边，所以这条边就是桥

P1656 炸铁路 - 洛谷 | 计算机科学教育新生态 (luogu.com.cn)

#include 
#define fu(x , y , z) for(int x = y ; x <= z ; x ++) 
using namespace std;
const int N = 155 , M = 5005;
int n , m , hd[N] , cnt = 1 , dfn[N] , low[N] , num , ans1;
struct E {
    int to , nt;
} e[M << 1];
struct ANS {
    int u , v;
} ans[M];
bool cmp (ANS x , ANS y) { return x.u != y.u ? x.u < y.u : x.v < y.v; }
void add (int x , int y) { e[++cnt].to = y , e[cnt].nt = hd[x] , hd[x] = cnt; }
void dfs (int x , int fa) {
    dfn[x] = low[x] = ++num;
    int y;
    for (int i = hd[x] ; i ; i = e[i].nt) {
        y = e[i].to;
        if (y == fa) continue;
        if (!dfn[y]) {
            dfs (y , x);
            if (dfn[x] < low[y]) {
                ans[++ans1].u = min (x , y);
                ans[ans1].v = max (x , y);
            }
            low[x] = min (low[x] , low[y]);
        }
        else
            low[x] = min (low[x] , dfn[y]);
    }
}
int main () {
    int u , v;
    scanf ("%d%d" , &n , &m);
    fu (i , 1 , m) {
        scanf ("%d%d" , &u , &v);
        add (u , v) , add (v , u);
    }
    fu (i , 1 , n) {
        if (!dfn[i]) 
            dfs (i , 0);
    }
    sort (ans + 1 , ans + ans1 + 1 , cmp);
    fu (i , 1 , ans1) 
        printf ("%d %d\n" , ans[i].u , ans[i].v);
    return 0;
}

割点

在一个图中，如果能够删掉一个点和连接这个点的所有边，使得这个图分成两个不相连的连通块，那么这个点就是割点

跟桥差不多。

因为当你找到一条桥连接 $u,v$ ，且 $u$ 是 $v$ 的父亲时，$u$ 一定是割点，因为 $v$ 连不出去了

还有一种情况就是 $u$ 是根，且 $u$ 有超过一个不同的子树，那么 $u$ 也是割点。

P3388 【模板】割点（割顶） - 洛谷 | 计算机科学教育新生态 (luogu.com.cn)

#include 
#define fu(x , y , z) for(int x = y ; x <= z ; x ++)
using namespace std;
const int N = 2e4 + 5 , M = 2e5 + 5;
int n , m , cnt , hd[N] , dfn[N] , low[N] , num , flg[N] , ans;
struct E {
    int to , nt;
} e[M << 1];
void add (int x , int y) { e[++cnt].to = y , e[cnt].nt = hd[x] , hd[x] = cnt; }
void dfs (int x , int fa) {
    dfn[x] = low[x] = ++num;
    int y , sz = 0;
    for (int i = hd[x] ; i ; i = e[i].nt) {
        y = e[i].to;
        if (!dfn[y]) {
            dfs (y , x);
            if (dfn[x] <= low[y] && fa)
                flg[x] = 1;
            low[x] = min (low[x] , low[y]);
            sz ++;
        }
        else
            low[x] = min (low[x] , dfn[y]);
    }
    if (!fa && sz >= 2)
        flg[x] = 1;
    if (flg[x]) ans ++;
}
int main () {
    int u , v;
    scanf ("%d%d" , &n , &m);
    fu (i , 1 , m) {
        scanf ("%d%d" , &u , &v);
        add (u , v) , add (v , u);
    }
    fu (i , 1 , n) {
        if (!dfn[i]) 
            dfs (i , 0);
    }
    printf ("%d\n" , ans);
    fu (i , 1 , n)
        if (flg[i])
            printf ("%d " , i);
    return 0;
}