题意:给你一个n个点和m条边的有向图,问你最多添加多少条边能使得该图依然不是强连通的?(若该图初始已经强连通,输出-1)
思路:这道题比较特别,是问最多添加多少条边使得这个图依然不是强连通的,显然正着想有点困难,如果反着想就简单多了,反过来其实就是问有一个强连通图,问你最少去掉多少条边使得这个图不是强连通。我们知道一个完全图有n*(n-1)条边,题目给出了m条,这时把各个强连通分量缩点,对于缩点之后的图分成两部分,使得这两部分不是强连通的,再用n(n-1)-m减去两部分能构造的最小边数,那么整体就是最大的了,显然这就是答案了。
具体操作就是记录每个强连通块的包含的点个数num[i],枚举num[i](n-num[i])取最小,然后相减即可。有一点需要注意的是只有入度和出度为0的强连通块才能被选择。
另外一个思路:转自网上
一个不能再添任何边的极大非强连通图一定满足下面情况:
该图由x和y两部分构成,其中x是一个完全有向图,y也是一个完全有向图.且图中只有从x的任一节点到y中任一节点的边,并不存在从y到x的任何边. 最后x+y=n.
上面的极大非连通图的边数F=x*(x-1)+y*(y-1)+x*y=n*(n-1)-x*y.我们要让F值最大,必须让x*y最小,由于x+y=n,所以当x与y的差值最大时,x*y必然最小,F值必然最大.用F-m即我们要求的结果.(仔细想想)
那么x部分的点个数到底是多少呢?我们求出原图的所有强连通分量,然后缩点得新DAG图,只有那些入度==0或出度==0的点(所代表的分量)有资格成为x或y部分(仔细想想).我们只需找出最小值即可.
#include <cstdio>
#include <queue>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>
#include <set>
#include <ctime>
#include <cmath>
#include <cctype>
#include <stack>
using namespace std;
#define maxn 100000+100
#define LL long long
int cas=1,T;
vector<int>G[maxn];
int pre[maxn];
int lowlink[maxn];
int sccno[maxn];
int num[maxn]; //在i编号scc中有多少个点
int dfs_clock,scc_cnt;
int n,m;
stack<int>S;
void dfs(int u)
{
pre[u]=lowlink[u]=++dfs_clock;
S.push(u);
for (int i = 0;i<G[u].size();i++)
{
int v = G[u][i];
if (!pre[v])
{
dfs(v);
lowlink[u] = min(lowlink[u],lowlink[v]);
}
else if (!sccno[v])
{
lowlink[u] = min (lowlink[u],pre[v]);
}
}
if (lowlink[u] == pre[u])
{
scc_cnt++;
for (;;)
{
int x = S.top();S.pop();
sccno[x] = scc_cnt;
num[scc_cnt]++;
if (x==u)
break;
}
}
}
void find_scc(int n)
{
dfs_clock=scc_cnt=0;
memset(sccno,0,sizeof(sccno));
memset(pre,0,sizeof(pre));
for (int i = 1;i<=n;i++)
if (!pre[i])
dfs(i);
}
int in[maxn];
int out[maxn];
int main()
{
//freopen("in","r",stdin);
scanf("%d",&T);
while (T--)
{
printf("Case %d: ",cas++);
scanf("%d%d",&n,&m);
for (int i = 0;i<=n;i++)
G[i].clear();
memset(out,0,sizeof(out));
memset(in,0,sizeof(in));
memset(num,0,sizeof(num));
for (int i = 1;i<=m;i++)
{
int u,v;
scanf("%d%d",&u,&v);
G[u].push_back(v);
}
find_scc(n);
for (int i = 1;i<=scc_cnt;i++)
{
out[i]=0;
in[i]=0;
}
for (int u = 1;u<=n;u++)
for (int i =0;i<G[u].size();i++)
{
int v = G[u][i];
if (sccno[u] != sccno[v])
{
out[sccno[u]]++;
in[sccno[v]]++;
}
}
if (scc_cnt == 1)
{
printf("-1\n");
continue;
}
LL ans = n*(n-1)-m;
int temp = 1<<30;
for (int i = 1;i<=scc_cnt;i++)
{
if (in[i]==0 || out[i]==0)
temp = min(temp,num[i]*(n-num[i]));
}
printf("%lld\n",ans-temp);
}
return 0;
}