强连通算法--Tarjan个人理解+详解

与其说是我写的,不如说是我抄的https://blog.csdn.net/mengxiang000000/article/details/51672725

tarjan用来求强连通分量的!说白了就是 A到B,B到了到不了A。

运用了dfs,堆栈的知识

讨论如何用Tarjan算法求强连通分量个数:

假设我们要先从0号节点开始Dfs,我们发现一次Dfs我萌就能遍历整个图(树),而且我们发现,在Dfs的过程中,我们深搜到 了其他强连通分量中,那么俺们Dfs之后如何判断他喵的哪个和那些节点属于一个强连通分量呢?我们首先引入两个数组:

①dfn【】DFN[]时间戳,简单来说就是 第几个被搜索到的,每个点的时间戳都不一样

②low【】LOW[]作为每个点在这颗树中的,最小的子树的根,每次保证最小,like它的父亲结点的时间戳这种感觉。

                   如果它自己的LOW[]最小,那这个点就应该从新分配,变成这个强连通分量子树的根节点。


举例

我们定义low【u】=min(low【u】,low【v】(即使v搜过了也要进行这步操作,但是v一定要在栈内才行)),u代表当前节点,v代表其能到达的节点。

这个数组在刚刚到达节点u的时候初始化:low【u】=dfn【u】。然后在进行下一层深搜之后回溯回来的时候,维护low【u】。

如果我们发现了某个节点回溯之后的low【u】值还是==dfn【u】的值,那么这个节点无疑就是一个关键节点

从这个节点能够到达其强连通分量中的其他节点,但是没有其他属于这个强连通分量以外的点能够到达这个点

所以这个点的low【u】值维护完了之后还是和dfn【u】的值一样,口述可能理解还是相对费劲一些,我们走一遍流程图

①首先进入0号节点,初始化其low【0】=dfn【0】=1,然后深搜到节点2,初始化其:low【2】=dfn【2】=2,然后深搜到节点1,初始化其:low【1】=dfn【1】=3;

②然后从节点1开始继续深搜,发现0号节点已经搜过了,没有继续能够搜的点了,开始回溯维护其值。low【1】=min(low【1】,low【0】)=1;low【2】=min(low【2】,low【1】)=1;low【0】=min(low【0】,low【2】)=1;

③这个时候猛然发现,low【0】==dfn【0】,这个时候不要太开心,就断定一定0号节点是一个关键点,别忘了,这个时候还有3号节点没有遍历,我们只有在其能够到达的节点全部判断完之后,才能够下结论,所以我们继续Dfs。

④继续深搜到3号节点,初始化其low【3】=dfn【3】=4,然后深搜到4号节点,初始化其:low【4】=dfn【4】=5,这个时候发现深搜到底,回溯,因为节点4没有能够到达的点,所以low【4】也就没有幸进行维护即:low【4】=dfn【4】(这个点一定是强连通分量的关键点,但是我们先忽略这个点,这个点没有代表性,一会分析关键点的问题),然后回溯到3号节点,low【3】=min(low【3】,low【4】)=4;发现low【3】==dfn【3】那么这个点也是个关键点,我们同样忽略掉。

⑤最终回溯到节点0,进行最后一次值的维护:low【0】=min(low【0】,low【3】)=0,这个时候我们猛然发现其dfn【0】==low【0】,根据刚才所述,那么这个点就是一个关键点:能够遍历其属强连通分量的点的起始点,而且没有其他点属于其他强连通分量能够有一条有向路径连到这个节点来的节点。

因为这个点属于一个强连通分量,而且强连通分量中的任意两个节点都是互达的,也就是说强连通分量中一定存在环,这个最后能够回到0号节点的1号节点一定有机会维护low【1】,因为0号节点是先进来的,所以其low【1】的值也一定会跟着变小,然后在回溯的过程中,其属一个强连通分量的所有点都会将low【u】值维护成low【0】,所以这个0号节点就是这个关键点:能够遍历其属强连通分量的起始点而且这样的起始点一定只有一个,所以只要发现了一个这样的关键起始点,那么就一定发现了一个强连通分量。而且这个节点没有其他点属于其他强连通分量能够有一条有向路径连到这个节点来的节点:如果这样的点存在,那么这些个点应该属于同一个强连通分量。

那么综上所述,相信大家也就能够理解为什么dfn【u】==low【u】的时候,我们就可以判断我们发现了一个强连通分量了。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include<string>
#include<bits/stdc++.h>
#define maxn 1000
//此代码仅供参考,用于求一个图存在多少个强连通分量
using namespace std;
vector<int>mp[maxn];
int vis[maxn];
int dfn[maxn];
int low[maxn];
int n,m,sig=0,cnt=0;
void init()
{
	memset(low,0,sizeof(low));
	memset(dfn,0,sizeof(dfn));
	memset(vis,0,sizeof(vis));
	for(int i=1;i<=n;i++)
	mp[i].clear();
}

void tarjin(int u)
{
	vis[u]=1;
	low[u]=dfn[u]=cnt++;
	for(int i=0;i<mp[u].size();i++)
	{
		int v=mp[u][i];
		if(vis[v]==0)tarjin(v);//递归 
		if(vis[v]==1)low[u]=min(low[u],low[v]);	//晦朔	
	}
	//判点 
	if(dfn[u]==low[u])
	sig++;
	
}


void slove()//询问有多少个强连通分量 
{
	sig=0;
	for(int i=1;i<=n;i++)//跑一遍点集 
	{
		if(vis[i]==0)//串一下各个联通集 
	     tarjin(i);//跑dfs 
	}
	cout<<sig<<endl;
}


int main()
{
	while(scanf("%d",&n)!=EOF)
	{
		if(n==0)break;//点的个数 
		scanf("%d",&m);
		init();
		for(int i=0;i<m;i++)//存图方式 
		{
			int x,y;
			scanf("%d%d",&x,&y);
			mp[x].push_back(y);	
		}
		slove();		
	}
	return 0;
}


 

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