【tarjan求割边】PKU-3694-Network

本文深入探讨了图论中的边增桥数问题,通过实例演示了割的概念及其在图中的应用,详细介绍了如何使用Tarjan算法解决此类问题,并提供了优化时限的方法。此外,文章还通过案例分析,展示了在实际编程中如何有效识别和处理图中的桥边,以优化算法性能。
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先给出一个图,然后一次增加一些边,问在每条边增加后桥的数目是多少……因为是刚刚接触有关割的知识不久,所以都是模范人家的代码的,而且网上都是最朴素的代码,加上自己的水,所以时限5000ms的题跑出了3000+ms,真是悲剧啊!

题目

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<vector>
using namespace std;
#define N 100005
vector<int> vec[N];
int step,cut,f[N],low[N],dfn[N],father[N];
int find(int x)
{
    if(x!=f[x])f[x]=find(f[x]);
    return f[x];
}
bool link(int x,int y)           //用于缩点
{
    int a=find(x);
    int b=find(y);
    if(a!=b)
    {
        f[b]=a;
        return true;
    }
    return false;
}
void tarjan(int now,int pre)
{
    dfn[now]=low[now]=step++;
    int len=vec[now].size();
    for(int i=0;i<len;i++)
    {
        int u=vec[now][i];
        if(dfn[u]==-1)
        {
            tarjan(u,now);
            low[now]=min(low[now],low[u]);
            father[u]=now;
            if(low[u]>dfn[now])cut++;            //找到了一条割边
            else link(now,u);           //如果不是割边就把这两点缩在一起
        }
        else
        {
            if(u!=pre)low[now]=min(low[now],dfn[u]);           //这里u不能为now的父亲
        }
    }
}
void lca(int x,int y)           //求最近公共祖先的模板
{
    while(x!=y)
    {
        while(dfn[x]>dfn[y])
        {
            if(link(x,father[x]))cut--;           //这里表示找到了桥,加的一条边使这条桥消失
            else x=father[x];
        }
        while(dfn[x]<dfn[y])
        {
            if(link(y,father[y]))cut--;
            else y=father[y];
        }
    }
}
int main()
{
    //freopen("a.txt","r",stdin);
    int m,n,ca=1;
    while(scanf("%d%d",&n,&m)&&n+m)
    {
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            vec[i].clear();
            dfn[i]=-1;
            f[i]=i;
        }
        while(m--)
        {
            int x,y;
            scanf("%d%d",&x,&y);
            vec[x].push_back(y);
            vec[y].push_back(x);
        }
        cut=step=0;
        tarjan(1,0);
        scanf("%d",&m);
        printf("Case %d:\n",ca++);
        while(m--)
        {
            int x,y;
            scanf("%d%d",&x,&y);
            lca(x,y);
            printf("%d\n",cut);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}


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### 使用Tarjan算法解图中的 在无向连通图中,是指那些一旦被移除就会使图分裂成多个连通分量的。为了高效地找出这些,Robert Tarjan提出的基于深度优先搜索(DFS)的方法提供了一个解决方案[^2]。 #### DFS遍历与时间戳标记 该方法首先对整个图执行一次深度优先遍历,在此过程中给每一个顶点分配一个发现时间(dfnum),表示访问顺序;同时也记录下每个节点能够到达最早的时间(lowlink)[^1]。 #### 判断条件 对于每条(u,v)(其中u是v的父亲结点), 如果`low[v]>dfn[u]`,则表明从v出发无法找到更早访问过的节点,因此这条就是[^4]。 下面给出一段Python代码来展示如何具体实现这一过程: ```python def tarjan_cut_edges(graph): index_counter = [0] stack = [] low, dfn, iscut_edge = {}, {}, [] def dfs(at, parent=None): low[at], dfn[at] = index_counter[0], index_counter[0] index_counter[0] += 1 for to in graph.get(at, []): if to == parent: continue if to not in dfn: stack.append((at,to)) dfs(to, at) low[at] = min(low[at], low[to]) if low[to] > dfn[at]: iscut_edge.append(stack.pop()) else: while stack and (stack[-1][1]!=to or stack[-1][0]!=at): _ , edge_to = stack.pop() low[edge_to]=min(low[edge_to],low[at]) elif to in dfn: low[at] = min(low[at], dfn[to]) if ((parent,at)!=(to,-1)): stack.append((at,to)) for node in list(graph.keys()): if node not in dfn: dfs(node) return iscut_edge ``` 这段程序接收一个邻接表形式表示的无向图作为输入参数,并返回所有识别出来的列表。注意这里使用了栈结构辅助判断是否存在其他路径连接父子节点之外的部分,从而确保正确处理复杂情况下的环路问题[^3]。
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