資料結構之圖-割點與橋
割點是無向圖中去掉後能把圖割開的點。dfs時用dfn(u)記錄u的訪問時間,用low(u)陣列記錄u和u的子孫能追溯到的最早的節點(dfn值最小)。由於無向圖的dfs只有回邊和樹邊,且以第一次dfs時的方向作為邊的方向,故有:
low=min{
dfn(u),
dfn(v),若(u,v)為回邊(非樹邊的逆邊)
low(v),若(u,v)為樹邊
}
頂點u是割點當且僅當其滿足(1)或者(2):
(1) 若u是樹根,且u的孩子數sons>1。因為沒有u後,以這些孩子為根的子樹間互相就不連通了,所以去掉u後得到sons個分支。
(2) 若u不是樹根,且存在樹邊(u,v)使 low(v)>=dfn(u)。low值說明以v為根的子樹不能到達u的祖先也就是去掉u後不能和原圖聯通,所以得到{這樣的v的個數+1}個分支。
這個題是求無向圖(不一定聯通)中,去掉一個頂點可以形成的最多的分支數,對所有分支tarjan一下就知道了去掉哪個多了,注意孤立點的情況。求low時其實不用判斷樹邊的逆邊的情況,仔細琢磨一下,對結果沒有影響,又能省很多程式碼。
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何為割點?也就是題目中的關鍵點。在一個無向圖中,去掉一個點,這個無向圖會變成多個子圖,那麼這個點就叫做割點
同理,割邊也是如此,如果去掉一條邊,能讓無向圖變成多個子圖,那麼這條邊叫做割邊,所謂的橋。
那麼tarjan是如何求的割點的呢?
如果u為割點,當且僅當滿足下面的1/2
1、如果u為樹根,那麼u必須有多於1棵子樹
2、如果u不為樹根,那麼(u,v)為樹枝邊,當Low[v]>=DFN[u]時。
割點的求法倒是看明白了,條件1的意思是若為根,下面如果只有一顆子樹,也就是整個圖是強連通,那麼去掉根節點,肯定不會變成多個子圖,因此也不會成為割點。只有大於一顆子樹,去掉根節點,才會有兩個或者2個以上的子圖,從而才能成為割點
條件2也比較好理解,u不為樹根,那麼u肯定有祖先,如果存在Low【v】>=DFN【u】時,表示u的子孫只能通過u才能訪問u的祖先,這也就是說,不通過u,u的子孫無法訪問u的祖先,那麼如果去掉u這個節點,就會至少分為兩個子圖,一個是u祖先,一個是u子孫的。
但是還是不明白tarjan為何在求Low陣列時一個是Min(Low[u], Low[i]); 一個是Min(Low[u], DFN[i]);在上一篇求強連通分量時,如果將Min(Low[u], DFN[i]);也改為Min(Low[u], Low[i]);照樣能求出強連通分量,但是如果在求割點的時候改,就會WA。還是想諮詢大牛,這個細微的差別到底為什麼,到現在還是不懂?看來圖論這一塊還是沒吃透,吃不透,程式碼就得背,背程式碼沒意思,理解了,怎麼寫都可以。求神人給出解釋哈,謝謝!
程式碼
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #define nMax 110
- #define Min(a,b) (a<b?a:b)
- #define Max(a,b) (a>b?a:b)
- int map[nMax][nMax];
- int DFN[nMax],Low[nMax];
- bool isVisted[nMax];
- int gPoint[nMax];
- int index, root;
- int n,ans;
- void tarjan(int u)
- {
- DFN[u] = Low[u] = ++index;
- isVisted[u] = true;
- for (int i = 1; i <= n; ++ i)
- {
- if (map[u][i])
- {
- if (!isVisted[i])
- {
- tarjan(i);
- Low[u] = Min(Low[u], Low[i]);
- if (Low[i] >= DFN[u] && u != 1)//if it is not root
- {
- gPoint[u] ++;
- }
- elseif (u == 1)//if it is root
- {
- root ++;
- }
- }
- else
- {
- Low[u] = Min(Low[u], DFN[i]);
- }
- }
- }
- }
- int main()
- {
- while (scanf("%d", &n) && n)
- {
- int u, v;
- memset(map, 0, sizeof(map));
- memset(isVisted, false, sizeof(isVisted));
- memset(gPoint, 0, sizeof(gPoint));
- ans = root = index = 0;
- while (scanf("%d", &u) && u)
- {
- while (getchar() != '\n')
- {
- scanf("%d", &v);
- map[u][v] = 1;
- map[v][u] = 1;
- }
- }
- tarjan(1);
- if (root > 1)
- {
- ans ++;
- }
- for (int i = 2; i <= n; ++ i)
- {
- if (gPoint[i])
- {
- ans ++;
- }
- }
- printf("%d\n", ans);
- }
- return 0;
- }