poj_1236 强连通分支
2024-08-26 09:36:13
题目大意
有N个学校,这些学校之间用一些单向边连接,若学校A连接到学校B(B不一定连接到A),那么给学校A发一套软件,则学校B也可以获得。现给出学校之间的连接关系,求出至少给几个学校分发软件,才能使得所有的学校均可以获得软件;以及,至少需要添加几条单向边连接学校,才能使得给这些学校中任何一所发软件,其余的学校均可以收到。
题目分析
在一个图中,强连通分支内的任何一个点被“发软件”,则分支内的所有点均可以获得,因此首先求出强连通分支,将强连通分支合并为一点来看。
重构之后的图若只有一个点,则只需要向任何一所学校发送即可。即结果为1(至少向1所学校发布软件) 0(不需要添加新边来使得整个图连通).
重构之后的图若有多个点,则考虑这些点中入度为0的点:入度为0的点不能被其他点到达,而一个入度不为0的点可以从某个入度为0的点到达,那么只需要向这些入度为0的点分发软件,就可以使得所有的点均能获得软件。
重构之后的图中有出度为0的点,在图中,入度为0的点(设为m个)无法从其他点到达,那么为了使得所有的点连通,需要m条路径连接到这m个入度为0的点;而出度为0的点(设为n个)无法到达其他点,那么为了使得所有的点连通,需要n条路径从这n个出度为0的点连出。于是,至少需要添加 max(m, n)条边,使得图中所有的点的入度和出度不为0.
同时,在一个有向无环图中,如果该图的所有点均可连接到一块,且每个点的出度和入度均不为0,则该图肯定强连通。于是,结果为 max(m,n)
实现(c++)
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<vector>
#include<stack>
#include<set>
#define MAX_NODE 105
#define min(a, b) a < b? a:b
#define max(a, b) a > b? a:b
using namespace std;
vector<vector<int> > gGraph; //存储图结构
stack<int> gStack; //用于Tarjan算法 bool gVisited[MAX_NODE]; //判断每个点是否被访问过
bool gInStack[MAX_NODE]; //在Tarjan算法中判断点是否在栈中
int gDfn[MAX_NODE]; //Tarjan算法中标记每个点最开始被访问的时间
int gLow[MAX_NODE]; //Tarjan算法中标记从每个点开始的DFS过程中经过的点所能访问到的点的最小的开始时间 int gClusterOfNode[MAX_NODE]; //标记每个点所在的强连通分支
int gIndex; //标记点被第一次访问的时间
int gClusterIndex; //强连通分支的编号 //Tarjan算法求强连通分支
void Tarjan(int u){
gLow[u] = gDfn[u] = ++gIndex;
gVisited[u] = true;
gInStack[u] = true;
gStack.push(u); for (int i = 0; i < gGraph[u].size(); i++){
int v = gGraph[u][i];
if (!gVisited[v]){
Tarjan(v);
gLow[u] = min(gLow[u], gLow[v]);
}
else if (gInStack[v]){
gLow[u] = min(gLow[u], gDfn[v]);
}
}
if (gLow[u] == gDfn[u]){
int v;
do{
v = gStack.top();
gStack.pop();
gInStack[v] = false;
gClusterOfNode[v] = gClusterIndex; //标记所属的强连通分支编号
} while (v != u);
gClusterIndex++;
}
}
vector<set<int> > gLinkTo; //将强连通分支缩成点之后,每个点所连接到的另外的点,用set 使得插入时不重复。用于统计出度
vector<set<int> > gLinkFrom; //将强连通分支缩成点之后,每个点被其他的点连接,用set 使得插入时不重复。用于统计入度 //将强连通分支缩成点,然后统计每个强连通分支的入度和出度
void ReconstructGraph(int nodes, int clusters){
gLinkTo.resize(clusters);
gLinkFrom.resize(clusters); for (int u = 1; u <= nodes; u++){
for (int i = 0; i < gGraph[u].size(); i++){
int v = gGraph[u][i];
int uc = gClusterOfNode[u];
int vc = gClusterOfNode[v];
if (uc != vc){ //注意!!!自身不能连接到自身!
gLinkTo[uc].insert(vc);
gLinkFrom[vc].insert(uc);
}
}
}
} int main(){
int n, u, v;
scanf("%d", &n);
gGraph.resize(n + 1);
for (int i = 1; i <= n; i++){
while (scanf("%d", &v) && v != 0){
gGraph[i].push_back(v);
}
}
gIndex = gClusterIndex = 0;
memset(gVisited, false, sizeof(gVisited));
memset(gInStack, false, sizeof(gInStack));
for (int u = 1; u <= n; u++){
if (!gVisited[u]){
Tarjan(u);
}
}
ReconstructGraph(n, gClusterIndex);
int zero_outdegree = 0, zero_indegree = 0;
for (int i = 0; i < gClusterIndex; i++){
if (gLinkFrom[i].empty()){
zero_indegree++;
}
if (gLinkTo[i].empty()){
zero_outdegree++;
}
}
if (gClusterIndex == 1){ //如果只有一个强连通分支,则直接输出1 0
printf("1\n0\n");
}else
//最少需要发送的版本个数,等于将强连通分支缩成点之后的图中 入度为0的点的个数,
//因为,一个有向无环图中,所有入度不为0的点,一定可以从某个入度为0的点出发可达。
//而这些入度为0的点之间不能可达,故至少需要将所有这些入度为0的点设为起点 //需要连接多少条有向边才能使得整个图称为一个强连通图
//入度为0的点设为m个,不能被其他任何点可达,因此,要有 m条边连接到 这m个入度为0的点
//出度为0的点设为n个,无法到达其他点,因此要有n条边从这n个出度为0的点连接出去
//可以证明,在一个有向无环图中,所有点的入度和出度均不为0,则该图为强连通的
//则,至少有 max(m, n)条边。 printf("%d\n%d\n", zero_indegree, max(zero_outdegree, zero_indegree));
return 0;
}
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