首先明确两个概念:时间戳和追溯点
时间戳:dfn[u]表示节点u深度优先遍历的序号
追溯点:low[n]表示节点u或u的子孙能通过非父子边追溯到的dfn最小的节点序号,即回到最早的过去。
Targan算法是用来处理强连通问题(a->b且b->a)的。
原理1:求桥
#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
const int maxn=1000+5;
int n,m,head[maxn],cnt;
int low[maxn],dfn[maxn],num;
struct Edge{
int to,next;
}e[maxn<<1];
void add(int u,int v){
e[++cnt].next=head[u];
e[cnt].to=v;
head[u]=cnt;
}
void tarjan(int u,int fa){//求桥
dfn[u]=low[u]=++num;
for(int i=head[u];i;i=e[i].next){
int v=e[i].to;
if(v==fa)
continue;
if(!dfn[v]){
tarjan(v,u);
low[u]=min(low[u],low[v]);
if(low[v]>dfn[u])
cout<<u<<"—"<<v<<"是桥"<<endl;
}
else
low[u]=min(low[u],dfn[v]);
}
}
void init(){
memset(head,0,sizeof(head));
memset(low,0,sizeof(low));
memset(dfn,0,sizeof(dfn));
cnt=num=0;
}
int main(){
while(cin>>n>>m){
init();
int u,v;
while(m--){
cin>>u>>v;
add(u,v);
add(v,u);
}
for(int i=1;i<=n;i++)
if(!dfn[i])
tarjan(1,0);
}
return 0;
}
原理二:求割点
#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
const int maxn=1000+5;
int n,m,head[maxn],cnt,root;
int low[maxn],dfn[maxn],num;
struct Edge{
int to,next;
}e[maxn<<1];
void add(int u,int v){
e[++cnt].next=head[u];
e[cnt].to=v;
head[u]=cnt;
}
void tarjan(int u,int fa){//求割点
dfn[u]=low[u]=++num;
int count=0;
for(int i=head[u];i;i=e[i].next){
int v=e[i].to;
if(v==fa)
continue;
if(!dfn[v]){
tarjan(v,u);
low[u]=min(low[u],low[v]);
if(low[v]>=dfn[u]){
count++;
if(u!=root||count>1)
cout<<u<<"是割点"<<endl;
}
}
else
low[u]=min(low[u],dfn[v]);
}
}
void init(){
memset(head,0,sizeof(head));
memset(low,0,sizeof(low));
memset(dfn,0,sizeof(dfn));
cnt=num=0;
}
int main(){
while(cin>>n>>m){
init();
int u,v;
while(m--){
cin>>u>>v;
add(u,v);
add(v,u);
}
for(int i=1;i<=n;i++)
if(!dfn[i]){
root=i;
tarjan(i,0);
}
}
return 0;
}
原理三:求强连通分量
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<stack>
using namespace std;
const int maxn=1000+5;
int n,m,head[maxn],cnt;
int low[maxn],dfn[maxn],num;
stack<int>s;
bool ins[maxn];
struct Edge{
int to,next;
}e[maxn<<1];
void add(int u,int v){
e[++cnt].next=head[u];
e[cnt].to=v;
head[u]=cnt;
}
void tarjan(int u){//求强连通分量
low[u]=dfn[u]=++num;
cout<<"low["<<u<<"]="<<low[u]<<"\tdfn["<<u<<"]="<<dfn[u]<<endl;
ins[u]=true;
s.push(u);
for(int i=head[u];i;i=e[i].next){
int v=e[i].to;
if(!dfn[v]){
tarjan(v);
low[u]=min(low[u],low[v]);
cout<<"update1:low["<<u<<"]="<<low[u]<<endl;
}
else if(ins[v]){
low[u]=min(low[u],dfn[v]);
cout<<"update2:low["<<u<<"]="<<low[u]<<endl;
}
}
if(low[u]==dfn[u]){
int v;
cout<<"强连通分量:";
do{
v=s.top();
s.pop();
cout<<v<<" ";
ins[v]=false;
}while(v!=u);
cout<<endl;
}
}
void init(){
memset(head,0,sizeof(head));
memset(low,0,sizeof(low));
memset(dfn,0,sizeof(dfn));
memset(ins,0,sizeof(ins));
cnt=num=0;
}
int main(){
while(cin>>n>>m){
init();
int u,v;
while(m--){
cin>>u>>v;
add(u,v);
}
for(int i=1;i<=n;i++)
if(!dfn[i])
tarjan(i);
}
return 0;
}
/*测试数据
5 8
1 3
1 2
3 5
3 4
3 2
4 5
4 1
5 1
*/
实际应用:
#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<string.h>
using namespace std;
struct node
{
int v,next;
} edge[1001];
int DFN[1001],LOW[1001];
int stack[1001],heads[1001],visit[1001],cnt,tot,index;
void add(int x,int y)//链式前向心
{
edge[++cnt].next=heads[x];
edge[cnt].v = y;
heads[x]=cnt;
return ;
}
void tarjan(int x)//代表第几个点在处理。递归的是点。
{
DFN[x]=LOW[x]=++tot;
stack[++index]=x;
visit[x]=1;//表示在栈里
for(int i=heads[x]; ~i ;i=edge[i].next)
{
if(!DFN[edge[i].v]) //如果没访问过
{
tarjan(edge[i].v);//往下进行延伸,开始递归
LOW[x]=min(LOW[x],LOW[edge[i].v]);//递归出来,比较谁是谁的儿子/父亲,就是树的对应关系,涉及到强连通分量子树最小根的事情。
}
else if(visit[edge[i].v ]) //如果访问过,并且还在栈里。
{
LOW[x]=min(LOW[x],DFN[edge[i].v]);//比较谁是谁的儿子/父亲。就是链接对应关系
}
}
if(LOW[x]==DFN[x]) //发现是整个强连通分量子树里的最小根。
{
do
{
printf("%d ",stack[index]);
visit[stack[index]]=0;
index--;
}
while(x!=stack[index+1]); //出栈,直到找到最小根。
printf("
");
}
return ;
}
int main()
{
memset(heads,-1,sizeof(heads));
int n,m;
scanf("%d%d",&n,&m);
int x,y;
for(int i=1; i<=m; i++)
{
scanf("%d%d",&x,&y);
add(x,y);
}
for(int i=1; i<=n; i++)
if(!DFN[i])tarjan(i);//当这个点没有访问过,就从此点开始。防止图没走完
return 0;
}