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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

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <string.h>
  4. #define nMax 110
  5. #define Min(a,b) (a<b?a:b)
  6. #define Max(a,b) (a>b?a:b)
  7. int map[nMax][nMax];  
  8. int DFN[nMax],Low[nMax];  
  9. bool isVisted[nMax];  
  10. int gPoint[nMax];  
  11. int index, root;  
  12. int n,ans;  
  13. void tarjan(int u)  
  14. {  
  15.     DFN[u] = Low[u] = ++index;  
  16.     isVisted[u] = true;  
  17.     for (int i = 1; i <= n; ++ i)  
  18.     {  
  19.         if (map[u][i])  
  20.         {  
  21.             if (!isVisted[i])  
  22.             {  
  23.                 tarjan(i);  
  24.                 Low[u] = Min(Low[u], Low[i]);  
  25.                 if (Low[i] >= DFN[u] && u != 1)//if it is not root
  26.                 {  
  27.                     gPoint[u] ++;  
  28.                 }  
  29.                 elseif (u == 1)//if it is root
  30.                 {  
  31.                     root ++;  
  32.                 }  
  33.             }  
  34.             else
  35.             {  
  36.                 Low[u] = Min(Low[u], DFN[i]);  
  37.             }  
  38.         }  
  39.     }  
  40. }  
  41. int main()  
  42. {  
  43.     while (scanf("%d", &n) && n)  
  44.     {  
  45.         int u, v;  
  46.         memset(map, 0, sizeof(map));  
  47.         memset(isVisted, falsesizeof(isVisted));  
  48.         memset(gPoint, 0, sizeof(gPoint));  
  49.         ans = root = index = 0;  
  50.         while (scanf("%d", &u) && u)  
  51.         {  
  52.             while (getchar() != '\n')  
  53.             {  
  54.                 scanf("%d", &v);  
  55.                 map[u][v] = 1;  
  56.                 map[v][u] = 1;  
  57.             }  
  58.         }  
  59.         tarjan(1);  
  60.         if (root > 1)  
  61.         {  
  62.             ans ++;  
  63.         }  
  64.         for (int i = 2; i <= n; ++ i)  
  65.         {  
  66.             if (gPoint[i])  
  67.             {  
  68.                 ans ++;  
  69.             }  
  70.         }  
  71.         printf("%d\n", ans);  
  72.     }  
  73.     return 0;  
  74. }