做一遍DFS,用dfn[i]表示编号为i的节点在DFS过程中 的访问序号(也可以叫做开始时间)。在DFS过程中会形成 一搜索树。在搜索树上越先遍历到的节点,显然dfn的值就 越小。dfn值越小的节点,就称为越“早” 。 ◦ 用low[i]表示从i节点出发DFS过程中i下方节点(开始时 间大于dfn[i],且由i可达的节点)所能到达的最早的节点的 开始时间。初始时low[i]=dfn[i] ◦ DFS过程中,碰到哪个节点,就将哪个节点入栈。栈中节 点只有在其所属的强连通分量已经全部求出时,才会出栈。 ◦ 如果发现某节点u有边连到栈里的节点v,则更新u的low 值 为min(low[u],dfn[v]) ,若low[u]被更新为dfn[v],则表明目前 发现u可达的最早的节点是v.
有向图强连通分支的Tarjan算法
◦对于u的子节点v,从v出发进行的DFS结束回到u 时,使得 low[u] = min(low[u],low[v])。因为u可达v, 所以v可达的最早的节点,也是u可达的。 ◦ 如果一个节点u,从其出发进行的DFS已经全部完 成并回到u,而且此时其low值等于dfn值,则说明 u可达的所有节点,都不能到达任何比u早的节点 — 那么该节点u就是一个强连通分量在DFS搜索树 中的根。 ◦ 此时,显然栈中u上方的节点,都是不能到达比u 早的节点的。将栈中节点弹出,一直弹到u(包括u), 弹出的节点就构成了一个强连通分量.
伪码:
void Tarjan(u) { dfn[u]=low[u]=++index stack.push(u); for each(u,v) in E { if (v is not visited) { tarjan(v) low[u]=min(low[u],low[v]) } else if (v in stack) { low[u]=min(low[u],dfn[v]) } } if (dfn[u]==low[u]) { //u是一个强连通分量的根 repeat v=stack.pop print v until (u==v) } //退栈 把整个强连通分量都push出来 } //O(E+V)附kuangbin模板源码:
#include"kuangbin.h" #include<iostream> using namespace std; //复杂度O(N+M)的Tarjan算法 const int MAXN=20010; //点数 const int MAXM=50010; //边数 struct Edge { int to,next; }edge[MAXM]; int head[MAXN],tot; int low[MAXN],DFN[MAXN],Stack[MAXN],Belong[MAXN]; //Belong数组的值是1~scc(强连通分量的个数) int Index,top; int scc; //强连通分量的个数 bool Instack[MAXN]; int num[MAXN]; //各个强连通分量包含点的个数 数组编号即为1~scc //这个num数组不一定需要 void addedge(int u,int v) { edge[tot].to = v; edge[tot].next = head[u]; head[u] = tot++; } void Tarjan(int u) { int v; low[u]=DFN[u]=++Index; Stack[top++]=u; //入栈 Instack[u]=true; for (int i=head[u];i!=-1;i=edge[i].next) { v=edge[i].to; if (!DFN[v]) { Tarjan(v); if (low[u]>low[v]) low[u]=low[v]; } else if (Instack[v]&&low[u]>DFN[v]) low[u]=DFN[v]; } if (low[u]==DFN[u]) { scc++; do { v=Stack[--top]; Instack[v]=false; Belong[v]=scc; num[scc]++; }while (v!=u); } } void solve(int N) { memset(DFN,0,sizeof(DFN)); memset(Instack,0,sizeof(Instack)); memset(num,0,sizeof(num)); Index=scc=top=0; for (int i=1;i<=N;i++) { if (!DFN[i]) Tarjan(i); } } void init() { tot=0; memset(head,-1,sizeof(head)); } int main() { ………… }