Kosaraju_Algorithm:
step1:对原图G进行深度优先遍历,记录每个节点的离开时间。
step2:选择具有最晚离开时间的顶点,对反图GT进行遍历,删除能够遍历到的顶点,这些顶点构成一个强连通分量。
step3:如果还有顶点没有删除,继续step2,否则算法结束。
这算法我不会证明其正确性,具体可以参见严蔚敏的《数据结构C语言版》和《算法导论》,里面都有证明。
下面给出C++代码
void dfs1(int u)//正向图DFS { vis[u] = 1; for(int i = 0 ; i < g[u].size() ; i ++) if(!vis[g[u][i]]) dfs1(g[u][i]); ord.push_back(u); } void dfs2(int u)//反向图DFS { belong[u] = cnt;//标记该节点u属于哪个连通分量 vis[u] = 1; for(int i = 0 ; i < gt[u].size() ; i ++) if(!vis[gt[u][i]]) dfs2(gt[u][i]); } void kosaraju() { memset(vis,0,sizeof(vis)); ord.clear(); for(int i = 1 ; i <= n ; i ++) if(!vis[i]) dfs1(i); cnt = 0; memset(vis,0,sizeof(vis)); for(int i = ord.size() - 1 ; i >= 0 ; i --) if(!vis[ord[i]]) { cnt++; dfs2(ord[i]); } }
for(int i = 1 ; i <= n ; i ++) { for(int j = 0 ; j < g[i].size() ; j ++) { int u = i, v = g[i][j]; if(belong[u] != belong[v]) { mat[belong[u]].push_back(belong[v]); in[belong[v]] ++; out[belong[u]] ++; } } }其中in[],out[]分别表示入度和出度。
算法导论里面又提出了一个问题:半连通分量,就是说对原图g,如果对所有顶点对(u,v),都有u->v,或者v->u。
大家可以思考下这个问题怎么解决?
这里的解决思路是:首先求出原图G的强连通分量并且缩点,求出缩点后的图mat,并且求出缩点后所有顶点的入度in[]和出度out[]。
这时我们思考下,如果原图G要是半连通的,那么缩点后的图mat必须要连通,这是基础的前提,不然原图都是不连通的,这时只要判断mat中顶点是否只有一个入度为0的点,否则图G不是半连通的。此外,mat就是一棵树,入度为0的顶点就是根,如果这个树不是一条链,那么图G也不是半连通的,不是链就说明有分叉,两个分叉之间是不能到达的,那么如何判断是否有分叉呢?答案是拓扑排序,如果排序到某个节点后,剩下的顺序不能确定,就说明出现了分叉。
POJ 2762就是个半连通分量的题。
vector<int>g[N],gt[N],ord,mat[N];//g[]原图,gt[]反向图,mat[]缩点后的图 int n,m,cnt; int vis[N],belong[N],in[N],out[N]; void dfs1(int u) { vis[u] = 1; for(int i = 0 ; i < g[u].size() ; i ++) if(!vis[g[u][i]]) dfs1(g[u][i]); ord.push_back(u); } void dfs2(int u) { belong[u] = cnt;//属于哪个连通分量 vis[u] = 1; for(int i = 0 ; i < gt[u].size() ; i ++) if(!vis[gt[u][i]]) dfs2(gt[u][i]); } void kosaraju() { memset(vis,0,sizeof(vis)); ord.clear(); for(int i = 1 ; i <= n ; i ++) if(!vis[i]) dfs1(i); cnt = 0; memset(vis,0,sizeof(vis)); for(int i = ord.size() - 1 ; i >= 0 ; i --) if(!vis[ord[i]]) { cnt++; dfs2(ord[i]); } } void solve() { for(int i = 1 ; i <= n ; i ++)//缩点图 { for(int j = 0 ; j < g[i].size() ; j ++) { int u = i, v = g[i][j]; if(belong[u] != belong[v]) { mat[belong[u]].push_back(belong[v]); out[belong[u]] ++; in[belong[v]] ++; } } } int res = 0,pos ; for(int i = 1 ; i <= cnt ; i++) if(in[i] == 0) res ++; if(res > 1) puts("No");//只有一个入度为0的点,说明缩点后的图不是连通图 else { int ans = 0; while(1) { res = 0; for(int i = 1 ; i <= cnt ; i ++) { if(in[i] == 0) res ++,pos = i; } if(res > 1 || res == 0) break; in[pos] = -1; ans ++; for(int i = 0 ; i < mat[pos].size() ; i ++) in[mat[pos][i]] --; } if(ans == cnt) puts("Yes"); else puts("No"); } } int main() { int T; scanf("%d",&T); while(T--) { scanf("%d %d",&n,&m); for(int i = 1 ; i <= n ; i ++) { g[i].clear(); gt[i].clear(); mat[i].clear(); in[i] = out[i] = 0; } while(m--) { int u,v; scanf("%d %d",&u,&v); g[u].push_back(v); gt[v].push_back(u); } kosaraju(); solve(); } return 0; }