点双连通分量和边双连通分量学习笔记
1.简介:
对于一个连通图,如果任意两点至少存在两条点不重复路径,则称这个图为点双连通的(简称双连通);如果任意两点至少存在两条边不重复路径,则称该图为边双连通的。点双连通图的定义等价于任意两条边都同在一个简单环中,而边双连通图的定义等价于任意一条边至少在一个简单环中。对一个无向图,点双连通的极大子图称为点双连通分量(简称双连通分量),边双连通的极大子图称为边双连通分量。
而在每一个点双连通图中,内部无割点;
在每一个边双连通图中,内部无桥。
如图:
1、2、3,2、4、5为两个点双连通分量,1、2、3、4、5却在一个边双连通分量中;其中,3为割点。
而第二个图中,2-6边为桥。
2.性质:
<1>.点双连通分量: (1).点双连通分量之间以割点连接,且两个点双连通分量之间有且只有一个割点。 证明: 若两个点双连通分量之间共用两个点,则删除其中任意一个点,所有点依旧连通。 如图:(2).每一个割点可任意属于多个点双连通分量,因此求点双连通分量时,可能包含重复的点。 (3).只有一条边连通的两个点也是一个点双连通分量,如:
所以,在下图中,存在(1、2、3),(3、4),(4、5、6)三个点双连通分量。
(4).对于此点为根的情况,第一个儿子也属于点双连通分量,故不能用判断割点的方法来判断,
只要dfn[父]<=low[子],便可将其加入点双:
在此图中,1、2、3、4在同一个点双连通分量里,但2是1的第一个儿子
(5).对于删去此点不会不与祖辈连通的儿子,在处理其他儿子的点双连通分量时,不能将其删去,如。
1、2、3共同构成一个点双连通分量,不能在处理4、5、6是将其删去。
所以代码不该为:
while(s[top]!=u) ++siz[tot]=s[top],num[s[top]]=tot,--top;
而应是
v=e[i].to; while(s[top+1]!=v) ++siz[tot],num[s[top]]=tot,--top;
<2>.边双连通分量:
可将图看作森林,节点为边双连通分量,树边为桥:
第二张图是第一张图中的点双连通分量缩点后的样子。
边双连通分量没有什么性质,反正也很简单。 ——LY巨佬
3.做法和代码:
日复一日的神仙tarjan算法:
1>.点双连通分量:
用栈来储存,按dfs序来加点,将此点与low小于其dfn的点放入一个点双连通分量中(注:此点不退栈)
1 void tarjan(int u) 2 { 3 dfn[u]=low[u]=++deep; s[++top]=u; int o=0,v; 4 for(int i=head[u];i;i=e[i].nxt) 5 { 6 v=e[i].to; 7 if(!dfn[v]) 8 { 9 ++o;10 tarjan(v),low[u]=min(low[u],low[v]);11 if(low[v]>=dfn[u])12 {13 if(u!=fa) cut[u]=1; ++tot;14 while(s[top+1]!=v) num[tot][++siz[tot]]=s[top],id[s[top]]=tot,--top;15 num[tot][++siz[tot]]=u;//将id[u]默认属于它父亲的tot了16 }17 }18 else low[u]=min(low[u],dfn[v]);19 }20 if(u==fa&&o>=2) cut[u]=1;21 }
2>.边双连通分量:
删去桥就行了。
1 #include2 using namespace std; 3 const int N=5006,M=10006; 4 int head[N],cnt=1,n,m,t1,t2,book[N],dfn[N],low[N],deep=0,v[M*2],f[N],tot=0,d[N],g[N],p=0,num[N][N],siz[N]; 5 map ha[N]; 6 int getf(int u){ return g[u]==u?u:g[u]=getf(g[u]);} 7 void merge(int u,int v) 8 { 9 u=getf(u); v=getf(v);10 if(u==v) return;11 g[u]=v;12 }13 struct edge14 {15 int nxt,to;16 }e[M*2]; 17 inline int read()18 {19 int T=0,F=1; char ch=getchar();20 while(ch<'0'||ch>'9'){ if(ch=='-') F=-1; ch=getchar();}21 while(ch>='0'&&ch<='9') T=(T<<3)+(T<<1)+(ch-48),ch=getchar();22 return F*T;23 }24 inline void add(int u,int v){e[++cnt].nxt=head[u]; e[cnt].to=v; head[u]=cnt;} 25 void tarjan(int u)26 {27 dfn[u]=low[u]=++deep;28 for(int i=head[u];i;i=e[i].nxt)29 {30 if(v[i^1]||v[i]) continue;31 if(!dfn[e[i].to]) v[i]=1,f[e[i].to]=u,tarjan(e[i].to),low[u]=min(low[u],low[e[i].to]);32 else low[u]=min(low[u],dfn[e[i].to]);33 }34 }35 int main()36 {37 n=read(),m=read();38 for(int i=1;i<=n;++i) g[i]=i;39 for(int i=1;i<=m;++i) t1=read(),t2=read(),add(t1,t2),add(t2,t1);40 for(int i=1;i<=n;++i) if(!dfn[i]) tarjan(i);41 for(int i=1;i<=n;++i) if(f[i]&&low[i]>dfn[f[i]]) ++tot,ha[i][f[i]]=1,ha[f[i]][i]=1;42 for(int i=1;i<=n;++i)43 for(int j=head[i];j;j=e[j].nxt) if(ha[i].find(e[j].to)==ha[i].end()) merge(i,e[j].to);44 for(int i=1;i<=n;++i) g[i]=getf(i);45 for(int i=1;i<=n;++i)46 {47 if(!book[g[i]]) ++p,d[g[i]]=p,book[g[i]]=1;48 g[i]=d[g[i]],num[g[i]][++siz[g[i]]]=i;49 } 50 printf("共有%d个边双连通分量\n",p);51 for(int i=1;i<=p;++i)52 {53 printf("第%d个边双连通分量共有%d个点",i,siz[i]);54 for(int j=1;j<=siz[i];++j) printf("%d ",num[i][j]);55 printf("\n");56 }57 return 0;58 }