二分图-染色法-dfs

判断二分图的算法实现:DFS与奇数环检测

1.判断一个图是否是二分图当且仅当图中不包含奇数环
2. dfs当前边为1 他的临边为2 看是否满足条件
3. 注意图有可能不是连通图

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.Arrays;

public class BinaryGraph {
    private static int N = 100010;

    //还没有进行初始化!
    private static int[] h = new int[N];
    private static int[] e = new int[N];
    private static int[] ne = new int[N];
    private static int idx;

    private static  int[] colors = new int [N];

    private static int n;
    private static int m;

    private static boolean flag = true;


    public static void add(int a, int b){
        e[idx] = b;
        ne[idx] = h[a];
        h[a] = idx++;
    }

    public static boolean dfs(int a, int c){

        colors[a] = c;
        for(int i = h[a]; i != -1; i = ne[i] ){
            int j = e[i];
            //如果没有对这个点进行染色
            if(colors[j] == 0){
                dfs(j,3 - c);

            }else if(colors[j] == c){
                flag = false;
                return false;

            }
        }


        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        String[] s = reader.readLine().split(" ");

        n = Integer.parseInt(s[0]);
        m = Integer.parseInt(s[1]);

        Arrays.fill(h,-1); //对h进行初始化


        for(int i = 0; i < m; i++){
            String[] s1 = reader.readLine().split(" ");
            int u = Integer.parseInt(s1[0]);
            int v = Integer.parseInt(s1[1]);
            //无向图
            add(u,v);
            add(v,u);
        }

        for(int i = 1; i <= n; i++){
            //当前点没有被染色
            if(colors[i] == 0){
                //染色时出现冲突
                if(!dfs(i,1)){
                    flag = false;
                    break;
                }
            }

        }

        if(flag){
            System.out.println("Yes");
        }else System.out.println("No");


    }
}

### 二分图染色法的原理解释 二分图是指能够将所有顶点划分为两个互不相交的子集 \( U \) 和 \( V \),使得每条边的一个端点属于 \( U \),另一个端点属于 \( V \)[^3]。为了验证一个给定的无向图是否为二分图,可以通过 **染色法** 实现。 #### 染色法的核心思想 染色法通过为图中的每个节点分配两种不同颜色(通常称为红色和蓝色)来检测是否存在冲突。具体来说: - 初始状态下,所有节点均未被染色。 - 随机选取一个未染色的节点并赋予其一种颜色(例如红色)[^1]。 - 对于已染色的节点,尝试为其所有邻居节点赋上与其相反的颜色(例如,如果当前节点是红色,则邻居应为蓝色)[^2]。 - 如果在上述过程中发现某个节点已经被染上了与预期不符的颜色,则表明该图无法构成二分图。 #### 算法实现细节 染色过程可以借助深度优先搜索 (DFS) 或广度优先搜索 (BFS) 完成。以下是基于 DFS 的伪代码示例: ```python def is_bipartite(graph, node, colors): stack = [(node, 0)] # 起始节点及其初始颜色(假设为0) while stack: current_node, color = stack.pop() if colors[current_node] != -1: # 当前节点已被访问过 if colors[current_node] != color: # 发生颜色冲突 return False continue colors[current_node] = color # 给当前节点染色 for neighbor in graph[current_node]: stack.append((neighbor, 1 - color)) # 将邻居节点压入栈,并准备染反色 return True ``` 在此基础上,对于整个图而言,需逐一处理尚未染色的部分连通分支,直到完成全部节点的检查为止。 #### 时间复杂度分析 由于每次仅需遍历一次图的所有边以及顶点即可完成判断操作,因此总体时间复杂度为 \( O(V + E) \),其中 \( V \) 表示顶点数量而 \( E \) 是边的数量。 --- ###
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