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求双连通分量的详解。(根据刘汝佳的训练指南p314)

时间:2015-07-02 19:17:14      阅读:547      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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无向图的双连通分量

点-双连通图:一个连通的无向图内部没有割点,那么该图是点-双连通图。

        注意:孤立点,以及两点一边这两种图都是点-双连通的。因为它们都是内部无割点。

边-双连通图:一个连通的无向图内部没有桥,那么该图就是边-双连通的。

        注意:孤立点是边-双连通的,但是两点一边不是边-双连通的。

 

  由上面定义可以知道:点-双连通图不一定是边-双连通的。

 

        对于一张无向图,点-双连通的极大子图称为双连通分量。不难发现,每条边恰好属于一个双连通分量(所以两点一边是一个点-双连通分量)。但不同双连通分量可能会有公共点,可以证明不同双连通分量最多只有一个公共点,且它一定是割顶。另一方面任意割顶都是至少两个不同的点-双连通分量的公共点。

        边-双连通的极大子图称为边-双连通分量。除了桥不属于任何边-双连通分量外,其他每条边恰好属于一个边-双连通分量,而且把所有桥删除之后,每个连通分量对应原图中的一个边-双连通分量。

        总之:

        判断一个图是不是点-双连通的只要看图中是否有割点。(比寻找割点多了个栈而已)

        判断一个图是不是边-双连通的只要看图中是否有桥。

 

 

 

  如果看到这里还有很多困惑,先画图思考矛盾点,然后看代码可以更清楚,有大量注释,前提是,得先到别处看懂求割点的算法。

技术分享
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<queue>
#include<vector>
#include<stack>
using namespace std;
const int maxn=1000+10;

int n,m;
int bcc_cnt;
int dfs_clock;      //bcc_cnt计数一共有多少个点-双连通分量
int pre[maxn];      //vis标记,同时也标记了是树中的第几个点
bool iscut[maxn];
int bccno[maxn];    //bccno[i]=x表示第i个顶点属于x号点双连通分量
vector<int> G[maxn],bcc[maxn];  //bcc[i]中包含了i号点-双连通分量的所有节点

struct Edge //边的结构体
{
    int u,v;
    Edge(int u,int v):u(u),v(v){}
};
stack<Edge> S;

int dfs(int u,int fa)
{
    int lowu=pre[u]=++dfs_clock;
    int child=0;
    for(int i=0;i<G[u].size();i++)
    {
        int v=G[u][i];      //取出点
        Edge e = Edge(u,v); //创建这条边

        if(!pre[v]) //v没有被访问过
        {
            S.push(e);      //将边入栈
            child++;
            int lowv=dfs(v,u);  //求low先
            lowu=min(lowu,lowv);
            if(lowv >= pre[u])  //本节点是割点
            {
                iscut[u]=true;
                bcc_cnt++;              //注意bcc_cnt从1开始编号
                bcc[bcc_cnt].clear();   //清除之前留下的
                while(true)             //产生一个双连通分量,
                {
                    Edge x=S.top();     //逐次取出边
                    S.pop();
                    //1个点可能属于多个连通分量,且它一定是割点。
                    if(bccno[x.u]!=bcc_cnt)     //这个点还没有统计到这个连通分量。
                    {
                        bcc[bcc_cnt].push_back(x.u);
                        bccno[x.u]=bcc_cnt;     //预防重复统计
                    }
                    if(bccno[x.v]!=bcc_cnt)
                    {
                        bcc[bcc_cnt].push_back(x.v);
                        bccno[x.v]=bcc_cnt;
                    }
                    if(x.u==u && x.v==v)      //扫到u-v,栈中又没有与u相连的边了。继续试试其他孩子
                        break;
                }
            }
        }
        else if(v!=fa)     //点在u上面就被访问过啦
        {
            S.push(e);      //这个是和u在一起的双连通分量
            lowu=min(lowu,pre[v]);
        }
    }

    /*
    根的孩子必须大于1才会是割点,有割点才会有双连通分量。
    (1)那么如果根不是割点呢?
    假设根不是割点,那么根最多只有1个孩子,也就是说根的度为1,那么根不可能处于任何1个双连通分量中。
    假设根是割点,那么每个孩子各自是一个连通分量。那么就会在上面的代码中被处理为一个双联通分量。
    (2)如果有桥呢?比如u-v是桥,那么会怎样?
    假设u-v是桥,且u在数中的时间戳比较小。可知v也就是一个割点啦,u-v断开后,与v相连的都成为一个双连通分量了。
    回溯到u时,栈中(或顶)没有包含u的边,直到另一个连通分量的产生。
    如果u的孩子中没有连通分量了,那么与u相连的孩子肯定有边连到u的上边,他们又形成了一个环了,双连通分量又产生了,由其他割点去解决。
    */
    if(fa<0 && child==1) iscut[u]=false;
    return lowu;
}

void find_bcc(int n)
{
    memset(pre,0,sizeof(pre));
    memset(iscut,0,sizeof(iscut));
    memset(bccno,0,sizeof(bccno));
    dfs_clock = bcc_cnt = 0;
    for(int i=0;i<n;i++)            //为了防止有多个连通图,全部都得搜
        if(!pre[i]) dfs(i,-1);
}
int main()
{
    while(scanf("%d%d",&n,&m)==2&&n)
    {
        for(int i=0;i<n;i++) G[i].clear();  //点集
        for(int i=0;i<m;i++)        //输入边
        {
            int u,v;
            scanf("%d%d",&u,&v);
            G[u].push_back(v);
            G[v].push_back(u);
        }
        find_bcc(n);    //计算双连通分量的个数
        printf("点-双连通分量一共%d个\n",bcc_cnt);



        for(int i=1;i<=bcc_cnt;i++)     //输出每个双连通分量。可能点A在第一个双连通分量中输出,又出现在第2个双连通分量中,因为它是割点。
        {
            printf("第%d个点-双连通分量包含以下点:\n",i);
            sort(&bcc[i][0],&bcc[i][0]+bcc[i].size()); //对vector排序,使输出的点从小到大
            for(int j=0;j<bcc[i].size();j++)
            {
                printf("%d ",bcc[i][j]);
            }
            printf("\n");
        }
    }
    return 0;
}
带注释的源码

 

求双连通分量的详解。(根据刘汝佳的训练指南p314)

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原文地址:http://www.cnblogs.com/xcw0754/p/4616700.html

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