【tarjan+拓扑】P2272 [ZJOI2007]最大半连通子图

本文介绍了一种求解最长链及其个数的算法过程。通过Tarjan算法进行点的压缩,构建DAG图并利用拓扑排序进行状态递推,最终得出最长链长度及方案数量。

 

题目就是要求最长链的长度及其个数

首先tarjan缩一下点,然后重新建一下图(注意去重边 我写的离散化)

然后在这个DAG图上跑一下拓扑排序递推一下,注意推的过程中记录一下方案数就行了

 

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxm=1e6+5;
const int maxn=1e5+5;
int n,v,m,x,f[maxm],t[maxm],head[maxn];
struct edge
{
	int to,nxt;
}e[maxm];
int cnt,dfn[maxn],low[maxn],times,s[maxn],top,instack[maxn];
int col_num,belong[maxn],size[maxn];
void add(int a,int b)
{
	e[++cnt].to=b;
	e[cnt].nxt=head[a];
	head[a]=cnt;
}
void tarjan(int u)
{
	dfn[u]=low[u]=++times;
	instack[u]=1; s[++top]=u;
	for(int i=head[u];i;i=e[i].nxt)
	{
		int to=e[i].to;
		if(!dfn[to])
		{
			tarjan(to);
			low[u]=min(low[u],low[to]);
		}
		else if(instack[to]) low[u]=min(low[u],dfn[to]);
	}
	if(low[u]==dfn[u])
	{
		col_num++;
		do
		{
			size[col_num]++;
			v=s[top--];
			belong[v]=col_num;
			instack[v]=0;
		}while(u!=v);
	}
}
int num[maxm],in[maxn];
bool cmp(int a,int b)
{
	if(f[a]!=f[b]) return f[a]<f[b];
	return t[a]<t[b];
}
void addedge()
{
	for(int i=1;i<=col_num;i++) head[i]=0;
	cnt=0;
	for(int i=1;i<=m;i++)
		f[i]=belong[f[i]],t[i]=belong[t[i]],num[i]=i;
	sort(num+1,num+m+1,cmp);
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		int now=num[i];
		if(f[now]!=t[now] && (f[now]!=f[num[i-1]] || t[now]!=t[num[i-1]]))
			in[t[now]]++,add(f[now],t[now]);
	}
}
int dis[maxn],ca[maxn],ans;
void topo()
{
	queue <int> q;
	for(int i=1;i<=col_num;i++)
	{
		if(!in[i])
		{
			q.push(i);
			dis[i]=size[i];
			ca[i]=1;
			if(dis[ans]<dis[i]) ans=i;
		}
	}
	while(!q.empty())
	{
		int u=q.front(); q.pop();
		for(int i=head[u];i;i=e[i].nxt)
		{
			int to=e[i].to;
			--in[to];
			if(dis[to]<dis[u]+size[to])
			{
				ca[to]=0;
				dis[to]=dis[u]+size[to];
				if(dis[ans]<dis[to]) ans=to;
			}
			if(dis[to]==dis[u]+size[to])
			{
				ca[to]=(ca[to]+ca[u])%x;
			}
			if(!in[to]) q.push(to);
		}
	}
}
int main() 
{
	freopen("a.in","r",stdin);
	freopen("a.out","w",stdout);
	scanf("%d%d%d",&n,&m,&x);
	for(int i=1;i<=m;i++)
	{
		scanf("%d%d",&f[i],&t[i]);
		add(f[i],t[i]);
	}
	for(int i=1;i<=n;i++)
		if(!dfn[i])
			tarjan(i);
	addedge();
	topo();
	printf("%d\n",dis[ans]);
	int anss=0;
	for(int i=1;i<=col_num;i++)
		if(dis[ans]==dis[i])
			anss=(anss+ca[i])%x;
	printf("%d",anss);	
	return 0;
}

 

### 关于最大强连通算法与实现 #### 定义与背景 在一个有向 \(G\) 中,如果任意两个顶点之间都存在互相可达的关系,则该被称为 **强连通**。而其中规模最大的强连通则称为 **最大强连通**。寻找这种通常依赖于 Tarjan 或 Kosaraju 算法来识别所有的强连通分量(SCC),随后从中选取规模最大的一个。 --- #### 使用 Tarjan 算法求解最大强连通 Tarjan 是一种基于深度优先搜索(DFS)的经典算法,用于高效计算有向中的所有强连通分量。以下是其实现过程: 1. **核心变量定义** - `dfn[]`: 记录每个节点第一次被访问的时间戳。 - `low[]`: 表示当前节点能够回溯到的最早祖先节点的时间戳。 - `stack[]`: 辅助栈,用来存储尚未确定所属强连通分量的节点。 - `scc[]`: 存储每个节点属于哪个强连通分量。 - `sz[]`: 统计每个强连通分量的大小。 2. **伪代码描述** 下面是一个完整的 Tarjan 算法框架[^3]: ```cpp const int Maxn = 1e5 + 10; int dfn[Maxn], low[Maxn], dfncnt, s[Maxn], in_stack[Maxn], tp; int scc[Maxn], sc; // 节点i所在SCC的编号 int sz[Maxn]; // 强连通i的大小 void tarjan(int u) { low[u] = dfn[u] = ++dfncnt, s[++tp] = u, in_stack[u] = 1; for (int i = head[u]; i; i = eg[i].nex) { const int &v = eg[i].to; if (!dfn[v]) { // 如果 v 尚未访问过 tarjan(v); low[u] = std::min(low[u], low[v]); } else if (in_stack[v]) { // 如果 v 已经在栈中 low[u] = std::min(low[u], dfn[v]); } } if (dfn[u] == low[u]) { // 当前节点u是某个SCC的根 ++sc; while (s[tp] != u) { // 出栈直到找到u本身 scc[s[tp]] = sc; sz[sc]++; in_stack[s[tp--]] = 0; } scc[s[tp]] = sc; sz[sc]++; in_stack[s[tp--]] = 0; } } ``` 3. **获取最大强连通** 在完成 Tarjan 遍历之后,`sz[]` 数组记录了各个强连通分量的大小。通过遍历此数组即可找出具有最大值的那个分量及其对应的节点集合。 --- #### 时间复杂度分析 - Tarjan 算法的核心在于 DFS 和边的扫描,因此其时间复杂度为 \(O(V + E)\),其中 \(V\) 是中的节点数量,\(E\) 是边的数量。 --- #### 示例应用 假设输入如下有向: ``` 5 6 1 2 2 3 3 1 3 4 4 5 5 3 ``` 运行上述 Tarjan 算法可以得到三个强连通分量:\(\{1, 2, 3\}\), \(\{4\}\), \(\{5\}\)。显然,最大强连通为 \(\{1, 2, 3\}\)[^3]。 --- #### 注意事项 当题目要求输出多个可能的最大强连通时,需额外维护这些的具体构成,并注意模运算的要求(如引用[2]提到的情况)。此时可以通过哈希表或其他数据结构保存每种情况下的具体路径信息。 ---
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