Tarjan算法求至少要添加几条边才能使无向连通图变为边双连通图。

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给定一个连通的无向图G，至少要添加几条边，才能使其变为双连通图。

 

       模型很简单，正在施工的道路我们可以认为那条边被删除了。那么一个图G能够在删除任意一条边后，仍然是连通的，当且仅当图G至少为双连通的。

       PS：不要问我为什么不是3-连通、4-连通...人家题目问“至少添加几条边”好不...

 

       显然，当图G存在桥（割边）的时候，它必定不是双连通的。桥的两个端点必定分别属于图G的两个【边双连通分量】（注意不是点双连通分量），一旦删除了桥，这两个【边双连通分量】必定断开，图G就不连通了。但是如果在两个【边双连通分量】之间再添加一条边，桥就不再是桥了，这两个【边双连通分量】之间也就是双连通了。

 

       那么如果图G有多个【边双连通分量】呢？至少应该添加多少条边，才能使得任意两个【边双连通分量】之间都是双连通（也就是图G是双连通的）？

 

       这个问题就是本题的问题。要解决这个问题：

 

1、  首先要找出图G的所有【边双连通分量】。

Tarjan算法用来寻找图G的所有【边双连通分量】是最简单有效的方法，因为Tarjan算法在DFS过程中会对图G所有的结点都生成一个Low值，而由于题目已表明任意两个结点之间不会出现重边，因此Low值相同的两个结点必定在同一个【边双连通分量】中！  （如果是有重边的话，那么不同的low值是可能是属于同一个边双连通分量的，这个时候就要通过其他方法去求解边双连通分量。不过这不是本题要讨论的）

 

2、  把每一个【边双连通分量】都看做一个点（即【缩点】）

也有人称【缩点】为【块】，都是一样的。其实缩点不是真的缩点，只要利用Low值对图G的点分类处理，就已经缩点了。

以样例1为例，样例1得到的图G为上左图，

其中Low[4]=Low[9]=Low[10]

       Low[3]=Low[7]=Low[8]

       Low[2]=Low[5]=Low[6]

       Low[1]独自为政....

把Low值相同的点划分为一类，每一类就是一个【边双连通分量】，也就是【缩点】了，不难发现，连接【缩点】之间的边，都是图G的桥，那么我们就得到了上右图以缩点为结点，已桥为树边所构造成的树。

 

3、  问题再次被转化为“至少在缩点树上增加多少条树边，使得这棵树变为一个双连通图”。

首先知道一条等式：

若要使得任意一棵树，在增加若干条边后，变成一个双连通图，那么

至少增加的边数 =（ 这棵树总度数为1的结点数 + 1 ）/ 2

（证明就不证明了，自己画几棵树比划一下就知道了）

 

那么我们只需求缩点树中总度数为1的结点数（即叶子数）有多少就可以了。换而言之，我们只需求出所有缩点的度数，然后判断度数为1的缩点有几个，问题就解决了。

 

4、  求出所有缩点的度数的方法

两两枚举图G的直接连通的点，只要这两个点不在同一个【缩点】中，那么它们各自所在的【缩点】的度数都+1。注意由于图G时无向图，这样做会使得所有【缩点】的度数都是真实度数的2倍，必须除2后再判断叶子。