无向图的边双连通分量(EBC)
嗯,首先边双连通分量(双连通分量之一)是:在一个无向图中,去掉任意的一条边都不会改变此图的连通性,即不存在桥(连通两个边双连通分量的边),称作边双连通分量。一个无向图的每一个极大边双连通子图称作此无向图的双连通分量。
对于边连通分量,我们需要先找出所有的桥,即为所有的桥做上标记。
首先要用dfs的性质来快速找出一个连通图中的所有的桥。
时间戳:表示在进行dfs的时候,每个节点被访问的先后顺序。每个节点会被标记两次,分别用 pre[],和post[]来表示。
在无向图中,只存在两种边,一种是树边(即边和点都没有被访问过),另一种是反向边(即边没有被访问过,但是点已经被访问过)。所以对于根节点而言,如果有两个及以上节点则根节点为割顶,否则不是
对于其他节点:在无向连通图G的DFS树中,非根节点u是割顶当且仅当u存在一个子节点v,使得v及其所有后代都没有反向边连回u的祖先(不包括u)
然后设low[u]为u及其后代所能连回的最早的祖先的pre[]值,则当u存在节点v使得low[v] >= pre[u]时,u 就为割顶;
而同理当 low[v] > pre[u] 时 u-v 是桥。
接下来直接上求图中割顶和桥的代码:
- #include <cstdio>
- #include <cstring>
- #include <algorithm>
- #include <vector>
- using namespace std;
- const int maxn = ;
- int n,m; //n为点数,m为边数
- int dfs_time; //时间戳
- vector<int>G[maxn];
- int low[maxn],pre[maxn];
- int iscut[maxn];//会标记是否为割顶
- int dfs(int u,int fa){
- int lowu = pre[u] = ++dfs_time;
- int child = ;
- for(int i = ;i < G[u].size();i++){
- int v = G[u][i]; //v是u所连接的点
- if(!pre[v]) //没有访问过
- {
- child++; //孩子的节点数
- int lowv = dfs(v,u);
- lowu = min(lowu,lowv); //用后代更新lowu
- //是割顶的判断条件
- if(lowv >= pre[u])
- iscut[u] = ;
- //是桥的判断条件
- if(lowv > pre[u])
- printf("%d -- %d 是桥\n",u,v);
- }
- else if(pre[v] < pre[u] && v != fa){
- //是反向边的情况,就更新lowu
- lowu = min(lowu,pre[v]);
- }
- return lowu; //返回当前节点及其子节点能回到的最早祖先的pre值
- }
- }
- int main(){
- while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF){
- memset(pre,,sizeof(pre));
- memset(iscut,,sizeof(iscut));
- for(int i = ;i <= n;i++)
- G[i].clear();
- int u,v; //u -> v
- for(int i = ;i < m;i++){
- scanf("%d%d",&u,&v);
- G[u].push_back(v); //在u中添加v
- G[v].push_back(u); //在v中添加u(因为是无向图)
- }
- dfs(,-); //u是当前节点,fa是父节点
- printf("割顶有:");
- for(int i = ;i <= n;i++){
- if(iscut[i]) //如果是割顶
- printf("%d ",i);
- }
- }
- return ;
- }
第一步已经完成(对桥做标记)。然后利用dfs遍历连通分量,只不过在遍历的时候不能访问桥。
上代码:
- #include <cstdio>
- #include <algorithm>
- #include <cstring>
- #include <vector>
- using namespace std;
- const int maxn = ;
- struct Edge
- {
- int no,v,next; //no:边的编号
- }edges[maxn];
- int n,m,ebcnum; //节点数目,无向边的数目,边_双连通分量的数目
- int e,head[maxn];
- int pre[maxn]; //第一次访问的时间戳
- int dfs_clock; //时间戳
- int isbridge[maxn]; //标记边是否为桥
- vector<int> ebc[maxn]; //边_双连通分量
- void addedges(int num,int u,int v) //加边
- {
- edges[e].no = num;
- edges[e].v = v;
- edges[e].next = head[u];
- head[u] = e++;
- edges[e].no = num++;
- edges[e].v = u;
- edges[e].next = head[v];
- head[v] = e++;
- }
- int dfs_findbridge(int u,int fa) //找出所有的桥
- {
- int lowu = pre[u] = ++dfs_clock;
- for(int i=head[u];i!=-;i=edges[i].next)
- {
- int v = edges[i].v;
- if(!pre[v])
- {
- int lowv = dfs_findbridge(v,u);
- lowu = min(lowu,lowv);
- if(lowv > pre[u])
- {
- isbridge[edges[i].no] = ; //桥
- }
- }
- else if(pre[v] < pre[u] && v != fa)
- {
- lowu = min(lowu,pre[v]);
- }
- }
- return lowu;
- }
- void dfs_coutbridge(int u,int fa) //保存边_双连通分量的信息
- {
- ebc[ebcnum].push_back(u);
- pre[u] = ++dfs_clock;
- for(int i=head[u];i!=-;i=edges[i].next)
- {
- int v = edges[i].v;
- if(!isbridge[edges[i].no] && !pre[v]) dfs_coutbridge(v,u);
- }
- }
- void init()
- {
- memset(pre,,sizeof(pre));
- memset(isbridge,,sizeof(isbridge));
- memset(head,-,sizeof(head));
- e = ;
- ebcnum = ;
- }
- int main()
- {
- int u,v;
- while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF)
- {
- init();
- for(int i=;i<m;i++)
- {
- scanf("%d%d",&u,&v);
- addedges(i,u,v);
- }
- dfs_findbridge(,-); //进行找桥
- memset(pre,,sizeof(pre));
- for(int i=;i<=n;i++)
- {
- if(!pre[i])
- {
- ebc[ebcnum].clear();
- dfs_coutbridge(i,-);
- ebcnum++;
- }
- }
- for(int i=;i<ebcnum;i++)
- {
- for(int j=;j<ebc[i].size();j++)
- printf("%d ",ebc[i][j]);
- printf("\n");
- }
- }
- return ;
- }
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