强连通分量


有向图强连通分量:在有向图G中,如果两个顶点vi,vj间(vi>vj)有一条从vi到vj的有向路径,同时还有一条从vj到vi的有向路径,则称两个顶点强连通(strongly connected)。如果有向图G的每两个顶点都强连通,称G是一个强连通图。有向图的极大强连通子图,称为强连通分量(strongly connected components)。

下图中,子图{1,2,3,4}为一个强连通分量,因为顶点1,2,3,4两两可达。{5},{6}也分别是两个强连通分量。

有向图的强连通分量(Tarjian)_子节点

Tarjian算法

对于一个强连通分量 有向图的强连通分量(Tarjian)_子节点_02,从任何一个点出发都能遍历整个图。假设 有向图的强连通分量(Tarjian)_子节点_02 第一个发现的点为 有向图的强连通分量(Tarjian)_强连通分量_04 ,那么在访问完 有向图的强连通分量(Tarjian)_强连通分量_04 的所有子节点直接输出就是这个 有向图的强连通分量(Tarjian)_子节点_02,可是我们不知道这个点是不是 有向图的强连通分量(Tarjian)_子节点_02

问题转化为判断一个点是否为 有向图的强连通分量(Tarjian)_子节点_02

假设当前的点为 有向图的强连通分量(Tarjian)_强连通分量_09
如果从 有向图的强连通分量(Tarjian)_强连通分量_09 的子节点可以到达 有向图的强连通分量(Tarjian)_强连通分量_09 的祖先节点,那么 有向图的强连通分量(Tarjian)_强连通分量_09 肯定不是他所在的 有向图的强连通分量(Tarjian)_子节点_02 第一个被发现的点。如果从 有向图的强连通分量(Tarjian)_强连通分量_09 的子节点最多只能到达 有向图的强连通分量(Tarjian)_强连通分量_09 ,那么 有向图的强连通分量(Tarjian)_强连通分量_09

之前求无向图割顶和桥的问题时,引入过 有向图的强连通分量(Tarjian)_子节点_17 数组,同样的需要 有向图的强连通分量(Tarjian)_子节点_17

vector<int> G[maxn];
int pre[maxn], low[maxn], sccno[maxn], dfs_clock, scc_cnt;
stack<int> s;

void dfs(int u){
pre[u] = low[u] = ++dfs_clock; // 标记每个点访问时间
s.push(u);
for (int i = 0; i < G[u].size(); i++){ // 遍历 u 所有子节点
int v = G[u][i];
if(!pre[v]){
dfs(v);
low[u] = min(low[u], low[v]); // 用子节点的 low 值更新 u 的 low 值。
}else if(!sccno[v]) // 如果 v 不属于 SCC
low[u] = min(low[u], pre[v]); // 反向边更新 u 的 low 值
}
if(low[u] == pre[u]){ // 如果 u 及其后代最早能达到的祖先只能到 u
scc_cnt++; // u 就是 SCC 访问第一个点
while(1){
int x = s.top();
s.pop();
sccno[x] = scc_cnt;
if(x == u)
break;
}
}
}


void find_scc(int n){
dfs_clock = scc_cnt = 0;
memset(sccno, 0, sizeof sccno);
memset(pre, 0, sizeof pre);
for(int i = 0; i < n; i++){
if(!pre[i])
dfs(i);
}
}

程序用一个栈保存当前 SCC 中的左右节点,