割边和边双联通分量
割边(Bridge)
在图论中,割边(Bridge)是指在一个无向图中,如果删除某条边会导致图的连通分量数量增加,那么这条边就被称为割边。换句话说,割边是连接两个不同连通分量的边。
性质
- 连通性:删除割边会使得图的连通性降低,即原本连通的节点变得不连通。
- 无向图:割边的概念主要应用于无向图。
- 桥的检测:可以使用Tarjan算法来检测图中的割边。
Tarjan算法检测割边
Tarjan算法是一种深度优先搜索(DFS)算法,用于检测图中的割边和强连通分量。以下是Tarjan算法检测割边的基本步骤:
-
初始化:
- 为每个节点设置一个时间戳(
dfn
)和一个追溯值(low
)。 - 使用一个栈来记录访问的节点。
- 为每个节点设置一个时间戳(
-
DFS遍历:
- 从任意一个节点开始进行DFS遍历。
- 对于每个节点,记录其访问时间戳(
dfn
)和追溯值(low
)。 - 对于每个节点的邻接节点,如果邻接节点未被访问过,则递归访问,并更新当前节点的追溯值(
low
)。 - 如果邻接节点的追溯值(
low
)大于当前节点的时间戳(dfn
),则当前边是割边。
-
割边判定:
- 如果
low[v] > dfn[u]
,则边(u, v)
是割边。
- 如果
#include<bits/stdc++.h>
#define int long long
using namespace std;
const int N=2e6+10,mod=998244353;
typedef long long ll;
typedef pair<int,int> PII;
int T;
int n,m;
vector<PII> g[N];
int dfn[N],low[N],idx;
vector<int> bridge;
stack<int> stk;
vector<int> scc[N];
int cnt;
void tarjan(int u,int id)
{
dfn[u]=low[u]=++idx;
stk.push(u);
for(auto j : g[u])
{
int v=j.first,id2=j.second;
if(!dfn[v]) tarjan(v,id2);
if(id!=id2) low[u]=min(low[u],low[v]);
}
if(low[u]==dfn[u])
{
bridge.push_back(id);
cnt++;
while(1)
{
int t=stk.top();
stk.pop();
scc[cnt].push_back(t);
if(t==u) break;
}
}
}
signed main()
{
ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
cin>>n>>m;
for(int i=1;i<=m;i++)
{
int u,v;
cin>>u>>v;
g[u].push_back({v,i});
g[v].push_back({u,i});
}
for(int i=1;i<=n;i++)
{
if(!dfn[i]) tarjan(i,-1);
}
//for(auto i : bridge) cout<<i<<" ";
cout<<cnt<<endl;
for(int i=1;i<=cnt;i++)
{
cout<<scc[i].size()<<" ";
for(auto j : scc[i])
{
cout<<j<<" ";
}
cout<<endl;
}
return 0;
}
## 示例代码
以下是一个使用C++实现的Tarjan算法检测割边的示例代码:
```cpp
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 2e6 + 10;
typedef pair<int, int> PII;
int n, m;
vector<PII> g[N];
int dfn[N], low[N], idx;
bool is_bridge[N];
void tarjan(int u, int p) {
dfn[u] = low[u] = ++idx;
for (auto &e : g[u]) {
int v = e.first, id = e.second;
if (!dfn[v]) {
tarjan(v, u);
low[u] = min(low[u], low[v]);
if (low[v] > dfn[u]) {
is_bridge[id] = true;
}
} else if (v != p) {
low[u] = min(low[u], dfn[v]);
}
}
}
int main() {
ios::sync_with_stdio(0), cin.tie(0), cout.tie(0);
cin >> n >> m;
for (int i = 1; i <= m; i++) {
int u, v;
cin >> u >> v;
g[u].push_back({v, i});
g[v].push_back({u, i});
}
for (int i = 1; i <= n; i++) {
if (!dfn[i]) tarjan(i, -1);
}
for (int i = 1; i <= m; i++) {
if (is_bridge[i]) {
cout << "Edge " << i << " is a bridge." << endl;
}
}
return 0;
}
我的模版:
题目
#include<bits/stdc++.h>
#define int long long
using namespace std;
const int N=2e6+10,mod=998244353;
typedef long long ll;
typedef pair<int,int> PII;
int T;
int n,m;
vector<PII> g[N];
int dfn[N],low[N],idx;
vector<int> bridge;
stack<int> stk;
vector<int> scc[N];
int cnt;
void tarjan(int u,int id)
{
dfn[u]=low[u]=++idx;
stk.push(u);
for(auto j : g[u])
{
int v=j.first,id2=j.second;
if(!dfn[v]) tarjan(v,id2);
if(id!=id2) low[u]=min(low[u],low[v]);
}
if(low[u]==dfn[u])
{
bridge.push_back(id);
cnt++;
while(1)
{
int t=stk.top();
stk.pop();
scc[cnt].push_back(t);
if(t==u) break;
}
}
}
signed main()
{
ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0);
cin>>n>>m;
for(int i=1;i<=m;i++)
{
int u,v;
cin>>u>>v;
g[u].push_back({v,i});
g[v].push_back({u,i});
}
for(int i=1;i<=n;i++)
{
if(!dfn[i]) tarjan(i,-1);
}
//for(auto i : bridge) cout<<i<<" ";
cout<<cnt<<endl;
for(int i=1;i<=cnt;i++)
{
cout<<scc[i].size()<<" ";
for(auto j : scc[i])
{
cout<<j<<" ";
}
cout<<endl;
}
return 0;
}