POJ3177 Redundant Paths

一.  原题链接:http://poj.org/problem?id=3177

二.  题目大意:给一个无向图,要求添加一些边使得任意两点之间最少有2条不同的路径,不同的路径指的是没有公共边的路径。

三.  思路:

1.     我们知道任意一个边双连通分量,满足之中的两两点之间有2条不同的路径,其实利用Tarjan算法求边双连通分量也体现这种结果。假设父亲为u,子女为v,如果low[v]<=dfn[u],说明v可以回到u以及u以上的点,而u到v已经有一条路径了,于是u,v在同一个边双连通分量里面。

2.     于是问题转化成求出多少个边双连通分量,单独一个节点算一个,然后把每个双连通分量看成一个点,也就是缩点,这时候变成了一棵树(无回路),树的叶子节点到叶子节点直接肯定只有一条路径,因为它是叶子节点,要走到另一个叶子节点一定要先返回根,于是我们要做的只需要把叶子节点全部连成一个边双连通图,而n个叶子节点,需要(n+1)/2条边,其实叶子节点就是度为1的边。

3.     于是我们可以用Tarjan求出原图的各个边双连通分量,用并查集把同一连通分量的节点(low[u] <= dfn[v])集合起来,同时求出所有的桥(low[u]>dfn[v]),就是缩点后的树的边。用一个数组blong把所有的边双连通分量标号,然后扫一遍,数出各个双连通分量的度,度为1的个数就是树的叶子节点。然后结果就出来了。

四.代码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <queue>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include <cstdlib>

using namespace std;

const int MAX_N = 5008,
          INF = 0x3f3f3f3f;

class AdjList
{
public:
    struct Edge
    {
        int v, next;
    }edges[MAX_N*MAX_N];
    int head[MAX_N], cnt;
    void init()
    {
        cnt = 0;
        memset(head, -1, sizeof(head));
    }
    void addEdge(int u, int v)
    {
        edges[cnt].v = v,
        edges[cnt].next = head[u];
        head[u] = cnt++;
    }
};

class FUset
{
public:
    int pre[MAX_N];
    void init()
    {
        memset(pre, -1, sizeof(pre));
    }
    int Find(int x)
    {
        int root = x, save;
        for(; pre[root] >= 0; root = pre[root]);
        for(save = pre[x]; x != root; pre[x] = root, x = save, save = pre[x]);

        return root;
    }
    void Union(int x, int y)
    {
        int Rootx = Find(x), Rooty = Find(y);
        int temp = pre[Rootx] + pre[Rooty];
        if(pre[Rootx] > pre[Rooty]){
            pre[Rootx] = Rooty;
            pre[Rooty] = temp;
        }
        else{
            pre[Rooty] = Rootx;
            pre[Rootx] = temp;
        }
    }
};

class Tarjan
{
public:
    AdjList graph;
    FUset FU;
    int bridge[MAX_N][2], low[MAX_N], dfn[MAX_N],
        nBridge, nodeNum, belong[MAX_N];//every node belong to which double connection.
    bool visited[MAX_N];
    void init(int n)
    {
        nodeNum = n;
        nBridge = 0;
        graph.init();
        FU.init();
        memset(visited, 0, sizeof(visited));
        memset(belong, -1, sizeof(belong));
    }
    void dfs(int pre, int u, int depth)
    {
        visited[u] = true;
        low[u] = dfn[u] = depth;
        bool toPre = false;
        int i, v;
        for(i = graph.head[u]; i != -1; i = graph.edges[i].next){
            v = graph.edges[i].v;
            if(!visited[v]){
                dfs(u, v, depth + 1);
                low[u] = min(low[u], low[v]);
                if(low[v] <= dfn[u])//able to return, belong to the same double connection.
                    FU.Union(u, v);
                if(low[v] > dfn[u])//unable to return, (u, v) is a bridge.
                    bridge[nBridge][0] = u, bridge[nBridge++][1] = v;
            }
            else if(v != pre || toPre)
                low[u] = min(low[u], dfn[v]);
            else if(v == pre)
                toPre = true;
        }
    }
    int doubleConnection()
    {
        int i, root, res = 0;
        dfs(-1, 1, 1);
        for(i = 1; i <= nodeNum; i++){
            root = FU.Find(i);
            if(belong[root] == -1)
                belong[root] = res++;
            belong[i] = belong[root];
        }
        return res;
    }
    int getRes()
    {
        int cnt[MAX_N] = {0}, i, num, u, v, res = 0;
        num = doubleConnection();
        for(i = 0; i < nBridge; i++){
            u = bridge[i][0];
            v = bridge[i][1];
            cnt[belong[u]]++, cnt[belong[v]]++;
        }
        for(i = 0; i < num; i++)
            if(1 == cnt[i])
                res++;
        return res;
    }
}G;

int main()
{
    //freopen("in.txt", "r", stdin);

    int i, u, v, F, R;

    while(~scanf("%d%d", &F, &R)){
        G.init(F);

        for(i = 0; i < R; i++){
            scanf("%d%d", &u, &v);
            G.graph.addEdge(u, v);
            G.graph.addEdge(v, u);
        }

        printf("%d\n", (G.getRes()+1)/2);
    }

    return 0;
}

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