\documentclass[]{cpp} \title{省选基础算法} \author{雷宇辰} \begin{document} \setcounter{page}{0} \maketitle \newpage \tableofcontents \newpage \setcounter{page}{1} \section{day1 图论} \subsection{有向图强连通分量的 Tarjan 算法} \paragraph{定义} 在\textbf{有向图$G$}中,如果两个顶点$u,v$间存在一条路径$u$到$v$的路径且也存在一条$v$到$u$的路径,则称这两个顶点$u,v$是\textbf{强连通的(strongly connected)}。如果有向图$G$的每两个顶点都强连通,称$G$是一个\textbf{强连通图}。有向非强连通图的 极大强连通子图,称为\textbf{强连通分量(strongly connected components)}。若将有向图中的强连通分量都缩为一个点,则原图会形成一个 DAG(有向无环图)。 \subparagraph{极大强连通子图} G 是一个极大强连通子图当且仅当 G 是一个强连通子图且不存在另一个强连通子图 G’使得 G 是 G’的真子集。 \paragraph{Tarjan 算法} 定义$dfn(u)$为结点$u$搜索的次序编号,给出函数$low(u)$使得\\ $low(u) = min$ \\$\{$\\ \verb| |$dfn(u),$\\ \verb| |$low(v),$ \quad $(u,v)$为树枝边,$u$为$v$的父结点\\ \verb| |$dfn(v)\;$ \quad $(u,v)$为后向边或指向栈中结点的横叉边 \\$\}$\\ 当结点$u$的搜索过程结束后,若$dfn(u)=low(u)$,则以$u$为根的搜索子树上所有还在栈中的结点是一个强连通分量。 \subparagraph{代码}$\\$ \codeinput[tarjan - SCC]{assets/day1/tarjan-scc.cpp} \paragraph{练习题} \subparagraph{ \href{http://poj.org/problem?id=2186}{POJ2186}/\href{http://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=1051}{BZOJ1051} - Popular Cows} 双倍的快乐 \codeinput[Popular Cows]{assets/day1/poj2186.cpp} \subparagraph{\href{http://poj.org/problem?id=3180}{POJ3180} - The Cow Prom} \verb|The N (2 <= N <= 10,000) cows are so excited.| \codeinput[The Cow Prom]{assets/day1/poj3180.cpp} \subparagraph{\href{http://poj.org/problem?id=3180}{POJ1236} - Network of Schools} 强连通分量缩点求出度为0的和入度为0的分量个数 \codeinput[Network of Schools]{assets/day1/poj1236.cpp} \subsection{图的割点、桥与双连通分量} \paragraph{定义} \subparagraph{点连通度与边连通度} 在一个\textbf{无向连通图}中,如果有一个顶点集合$V$,删除顶点集合$V$,以及与$V$中顶点相连(至少有一端在$V$中)的所有边后,原图\textbf{不连通},就称这个点集$V$为\textbf{割点集合}。\\ 一个图的\textbf{点连通度}的定义为:最小割点集合中的顶点数。\\ 类似的,如果有一个边集合,删除这个边集合以后,原图不连通,就称这个点集为\textbf{割边集合}。 \subparagraph{双连通图、割点与桥} 如果一个无向连通图的\textbf{点连通度大于$1$},则称该图是\textbf{点双连通的(point biconnected)},简称双连通或重连通。一个图有\textbf{割点},当且仅当这个图的点连通度为$1$,则割点集合的唯一元素被称为\textbf{割点(cut point)},又叫关节点(articulation point)。一个图可能有多个割点。\\ 如果一个无向连通图的\textbf{边连通度大于$1$},则称该图是\textbf{边双连通的(edge biconnected)},简称双连通或重连通。一个图有\textbf{桥},当且仅当这个图的边连通度为$1$,则割边集合的唯一元素被称为\textbf{桥(bridge)},又叫关节边(articulation edge)。一个图可能有多个桥。\\ 可以看出,点双连通与边双连通都可以简称为双连通,它们之间是有着某种联系的,下文中提到的双连通,均既可指点双连通,又可指边双连通。(但这并不意味着它们等价)\\ 双连通分量(分支):在图 G 的所有子图 G'中,如果 G'是双连通的,则称 G'为双连通子图。如果一个双连通子图 G'它不是任何一个双连通子图的真子集,则 G'为极大双连通子图。双连通分量(biconnected component),或重连通分量,就是图的极大双连通子图。特殊的,点双连通分量又叫做块。 \paragraph{Tarjan 算法} 给出函数$low(u)$使得\\ $low(u) = min$ \\$\{$\\ \verb| |$dfn(u),$\\ \verb| |$low(v),$ \quad $(u,v)$为树枝边(父子边)\\ \verb| |$dfn(v)\;$ \quad $(u,v)$为后向边(返祖边) 等价于$dfn(v)