tarjan求强连通分量的思考

Posted PECHPO

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了tarjan求强连通分量的思考相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

我是按照这里的思路来的。这个博文只是感性理解。

递归树

关于递归树,篇博文讲的很好,我只是给自己总结一下。

定义vis数组,在dfs连通图时赋予它们不同的含义:

  1. vis=0,表示这个点没有被访问。
  2. vis=1,表示这个点被访问了,但是它的孩子还没有访问完。
  3. vis=2,表示这个点被访问了,并且它的孩子访问完了。

一个连通图,一定可以表示成一个递归树,加上一些边。这些边的种类有:

  1. 树边,也就是递归树上的边。表现为访问(u, v)时,\\(vis[v]=0\\)
  2. 回边,是一个点连向它递归树上的祖宗的边。表现为\\(vis[v]=1\\)
  3. 前向边,是一个点连向它递归树上的子孙后代的边。表现为\\(vis[v]=2\\)
  4. 横边,是一个除了前三种边以外的边,也就是说u和v没有什么祖宗关系。表现为\\(vis[v]=2\\)

一个强连通的东西,必定在一棵递归树上,不会分散到多个上。不然那东西就不连通了,想要强连通更是不可能。

对了,如果将dfs访问到的时间,给递归树上的点编号,一个点的祖先的编号一定比这个点小。

tarjan搞一次出栈的一定是一个强连通的东西

还记得tarjan里,判断一个点是否出栈的依据吗?就是\\(dfn[u]=low[u]\\)。这意味着在u的子结点中,没有回往u以上的边,不然\\(low[u]<dfn[u]\\)。所以根据tarjan算法,如果u出栈,出栈的东西中编号最小的就是u。出栈的东西应该类似于这样(没画有向边,所以脑补吧):递归树

也就是说,一个节点只有间接连向u,才能和u组成一个强连通的东西。这导致强连通分量在递归树上,其实就是一堆链的集合体,也就是树。

重点来了。如果tarjan搞出来的东西中,有一些点不和其它点强连通,说明它不能间接连向u,而是会间接连向u的一个儿子v。如果\\(low[v]<dfn[v]\\),这个点又可以间接连向\\(low[v]\\)...,以此类推,最终连向一个可以出栈的点,那个点u的是儿子。这就证明了,一次出栈搞出来的东西,和u都是强连通的。

tajan一次搞出来的,一定是一个强连通分量

这个标题和前面哪一个的区别是什么呢?就是一个是“东西”,一个是“分量”。分量意味着它大的不能再大了。所以这里要证明(弥天大雾,其实我这个根本不算证明)的,就是一次tarjan搞出来的,最小结点为u的强连通分量中,不会有其它点被遗漏。至于这个证明,我贴一个引用过来:

假设出栈的部分不完整,则本应该在这次出栈的点可能存在于栈的哪些部分呢?
1.之前出栈的部分
2.还没有入栈的部分
3.还没有出栈的部分
首先看2,不可能。因为假如没有入栈,说明这些点没有在这棵深度优先搜索树中,假如这些点在本该在该强连通分量中,则和定理1相违背,所以情况2中不可能包含本应该出栈的强连通分量中的点。再看3,也不可能。3中的点的dfn 和 low都分别小于本次出栈的点的dfn和low,也就说明本次出栈的点都无法访问到还没有出栈的点,所以情况3中不可能包含本应该出栈的强连通分量中的点。最后看情况1,其实情况1和情况3是类似的,之前出栈的部分A如果和本次出栈的强连通分量B可以组成更大的强连通分量,这就等价于,以之前出栈的强连通分量A为视角,亦是说A是不完整的,A中缺少的部分在还未出栈的节点和还没有访问的节点之中。这和之前的情况2,情况3推导矛盾,所以,情况1也不可能。

以上是关于tarjan求强连通分量的思考的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

HDU 1269 迷宫城堡 tarjan算法求强连通分量

poj 2186 tarjan求强连通分量

Tarjan算法求强连通分量

算法Tarjan算法求强连通分量

HDU1269tarjan求强连通分量

POJ-3180 The Cow Prom(tarjan求强连通分量)