[模板]有向图最小环 & 洛谷P2661 [NOIP2015 提高组] 信息传递

本文介绍了如何运用并查集这一数据结构解决有向图中寻找最小环的问题。通过代码实现,展示了如何初始化并查集,以及在边的连接过程中更新环的最小长度。该方法也可扩展到处理带权重的有向图。最终,程序通过输入的有向图边信息,输出最小环的长度。
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算法要素:并查集的奇妙应用

思路:

并查集求有向图最小环

tips:这道题完全可以拓展成带边权的有向图最小环,原题相当于边权为1.

Code

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxn=2e5+50;
int fa[maxn],dis[maxn];
int n,t[maxn];
int minn=1e9+7;
int Find(int x)
{
	if(fa[x]!=x)
	{
		int last=fa[x];
		fa[x]=Find(fa[x]);
		dis[x]+=dis[last];	
	}
	return fa[x];
}	
void check(int x,int y)
{
	int xx=Find(x),yy=Find(y);
	if(xx!=yy)
	{
		dis[x]=dis[y]+1;
		fa[xx]=yy;
	}
	else minn=min(minn,dis[y]+dis[x]+1);
	return;
}
int main()
{
	scanf("%d",&n);
	for(int i=1;i<=n;++i) scanf("%d",&t[i]);
	for(int i=1;i<=n;++i) fa[i]=i;
	for(int i=1;i<=n;++i)
	{
		check(i,t[i]);
	}
	printf("%d",minn);
	return 0;	
}

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信息传递问题涉及图论中的最小环查找,具体来说是寻找一个有向图中最小的环的长度。在 P2661 [NOIP2015 提高] 信息传递中,每个节点仅有一个出边,因此可以简化为寻找最小环问题。 ### 问题分析 本题可以理解为在一个有向图中,每个节点的出度为1,因此图的结构是由若干个环和指向这些环的链成。由于题目要求找出最小的环,因此可以忽略链的部分,仅关注环的长度。 ### 解决思路 1. **图的构建**:使用数 `a` 来表示每个节点的出边,数 `b` 来记录每个节点的入度。 2. **删除链**:通过递归函数 `cut()` 删除入度为0的节点,从而将图中所有链的部分删除,仅保留环。 3. **计算最小环**:遍历剩下的节点,找到最小的环长度。 ### 代码实现 ```cpp #include &lt;bits/stdc++.h&gt; using namespace std; typedef long long LL; const int MAXN = 200010; LL n, ans = 0x7f7f7f7f; LL a[MAXN], b[MAXN]; // 删除入度为0的节点及其边 void cut(LL s) { b[a[s]]--; if (b[a[s]] == 0) cut(a[s]); a[s] = -1; } // 计算环的长度 LL Sum(LL bgn, LL idx, LL s) { if (idx == bgn &amp;&amp; s != 0) return s; LL idx_ = a[idx]; a[idx] = 0; return Sum(bgn, idx_, s + 1); } int main() { cin &gt;&gt; n; for (LL u = 1; u &lt;= n; u++) { LL v; cin &gt;&gt; v; a[u] = v; b[v]++; } // 删除入度为0的节点 for (LL i = 1; i &lt;= n; i++) { if (b[i] == 0) cut(i); } // 寻找最小环 for (LL i = 1; i &lt;= n; i++) { if (a[i] &gt; 0) { LL sum_ = Sum(i, i, 0); if (sum_ &lt; ans) ans = sum_; } } cout &lt;&lt; ans; return 0; } ``` ### 算法复杂度 - **时间复杂度**:由于每个节点和边仅被处理一次,因此总的时间复杂度为 $O(n)$。 - **空间复杂度**:使用了两个数 `a` 和 `b`,空间复杂度为 $O(n)$。 ### 总结 本题通过图论最小环问题进行建模,利用递归删除链部分,简化问题后直接寻找最小的环。该方法简单且高效,适用于每个节点出度为1的特殊图结构。
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