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连通分量是无向图的概念,强调强连通分量是一些点的集合,如果加入其他点,则该集合中的任意两点就不能互相递达。半连通分量则允许从任两点中仅有一个路径可达。
应用实例:通过使用缩点技术,将所有强连通分量简化为一个点,可以将有向图转换为有向无环图(DAG),从而利用拓扑排序解决最短路径问题。
强连通分量简称scc,判断当前点是否在scc中,关键在于该点最终会到达已遍历过的祖先节点。点可能存在自环,理论上它仍被视为强连通分量,尽管书上可能对此有不同描述。
Tarjan算法通过定义两个时间戳:dfs[u]表示遍历到u的时间,low[u]表示从u开始走,能遍历到的最小时间戳。若u是强连通分量的最高点,那么dfn[u] == low[u],意味着该点无法再往上走到其他点。
缩点实现:遍历所有点及其邻点,若两点不在同一强连通分量中,则在两点之间添加边。强连通分量编号的顺序即为拓扑序,可通过bfs或dfs求得。首先遍历所有点,从入边为0的点开始dfs,将该点编号加入序列中,序列的逆序即为拓扑序。
1174. 受欢迎的牛:通过反向建图,使用bfs判断当前点是否能递达其他所有点。如果图中存在多个入边为0的点,选择其一进行dfs,之后在拓扑序开头加上这几个入边为0的点。若图中出边为0的点的数量为1,说明该点是受欢迎的,统计环中节点的数量即可。
367. 学校网络:缩点后,图中入度为0的点为第一问的答案。第二问要求加入的边数,结论为:图有P个入度为0的点,Q个出度为0的点,需要加max(P, Q)个点。缩点后的图中,从起点到终点的路径即为答案。
1175. 最大半连通子图:找出所有强连通分量,使用Tarjan算法缩点,得到有向无环图。找出极大半连通分量,按照拓扑序递推,计算最长路径。注意点数不同才算不同的半连通子图,且边的权重是分量中的点数,不需要考虑重边。
368. 银河:转换为差分约束问题,使用最短路算法求解。首先构建虚拟源点与所有点的边,从虚拟源点开始spfa求最长路。判断负环,得到最小值。
调试:注意缩点后图的入度和出度,确保正确判断。拓扑序递推时,要记录点的数量和路径数量,避免重复计算。使用快速的数据结构,如unordered_set,优化性能。