HDU OJ 1269 迷宫城堡[有向图强连通分量的Tarjan算法 入门]

2014-11-24 10:54:50 · 作者: · 浏览: 0

题意:~~~~~;
思路:就是判断图是否是 强连通图;
有向图强连通分量的Tarjan算法:
[有向图强连通分量]
在有向图G中,如果两个顶点间至少存在一条路径,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。非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)。
下图中,子图{1,2,3,4}为一个强连通分量,因为顶点1,2,3,4两两可达。{5},{6}也分别是两个强连通分量。

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大体来说有3中算法Kosaraju,Trajan,Gabow这三种!后续文章中将相继介绍,首先介绍Tarjan算法

[Tarjan算法]
Tarjan算法是基于对图深度优先搜索的算法,每个强连通分量为搜索树中的一棵子树。搜索时,把当前搜索树中未处理的节点加入一个堆栈,回溯时可以判断栈顶到栈中的节点是否为一个强连通分量。

定义DFN(u)为节点u搜索的次序编号(时间戳),Low(u)为u或u的子树能够追溯到的最早的栈中节点的次序号。

算法伪代码如下
tarjan(u)
{
DFN[u]=Low[u]=++Index // 为节点u设定次序编号和Low初值
Stack.push(u) // 将节点u压入栈中
for each (u, v) in E // 枚举每一条边
if (v is not visted) // 如果节点v未被访问过
tarjan(v) // 继续向下找
Low[u] = min(Low[u], Low[v])
else if (v in S) // 如果节点v还在栈内
Low[u] = min(Low[u], DFN[v])
if (DFN[u] == Low[u]) // 如果节点u是强连通分量的根
repeat
v = S.pop // 将v退栈,为该强连通分量中一个顶点
print v
until (u== v)
}

接下来是对算法流程的演示。
从节点1开始DFS,把遍历到的节点加入栈中。搜索到节点u=6时,DFN[6]=LOW[6],找到了一个强连通分量。退栈到u=v为止,{6}为一个强连通分量。
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返回节点5,发现DFN[5]=LOW[5],退栈后{5}为一个强连通分量。
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返回节点3,继续搜索到节点4,把4加入堆栈。发现节点4向节点1有后向边,节点1还在栈中,所以LOW[4]=1。节点6已经出栈,(4,6)是横叉边,返回3,(3,4)为树枝边,所以LOW[3]=LOW[4]=1。
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继续回到节点1,最后访问节点2。访问边(2,4),4还在栈中,所以LOW[2]=DFN[4]=5。返回1后,发现DFN[1]=LOW[1],把栈中节点全部取出,组成一个连通分量{1,3,4,2}。
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至此,算法结束。经过该算法,求出了图中全部的三个强连通分量{1,3,4,2},{5},{6}。
可以发现,运行Tarjan算法的过程中,每个顶点都被访问了一次,且只进出了一次堆栈,每条边也只被访问了一次,所以该算法的时间复杂度为O(N+M)。
AC 代码:
[cpp]
#include
#include
#include
using namespace std;
const int Max=11000;
#define min(a,b) a>b b:a
int n,m,top,index;
int instack[Max],stack[Max],loop[Max];
int DFN[Max],LOW[Max],ans;
vector V[Max];
void init()
{
top=ans=0;
index=1;
int i;
for(i=0;i {
V[i].clear();
loop[i]=0;
instack[i]=0;
}
}
void tarjan(int u)
{
int i,j,v;
LOW[u]=DFN[u]=index++;
stack[top++]=u;
loop[u]=1;
instack[u]=1;
for(i=0;i {
v=V[u][i];
if(loop[v]==0)
{
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])
{
do{
j=stack[top-1];
instack[i]=0;
top--;
}while(j!=u);
ans++;
}
}
int main()
{
int i,j,x,y;
while(~scanf("%d%d",&n,&m)&&n+m)
{
init();
for(i=1;i<=m;i++)
{
scanf("%d%d",&x,&y);
V[x].push_back(y);
}
for(i=1;i<=n;i++)
if(loop[i]==0)
tarjan(i);
if(ans==1||n==1)
printf("Yes\n");
else
printf("No\n");
}
}