割顶和桥:对于无向图G,如果删除某个节点u后,连通分量数目增加,则称u为图的割顶;如果删除某条边后,连通分量数目增加,则称该边为图的桥。对于连通图删除割顶或桥后都会使得图不再连通
以下我,我们利用dfs的性质来快速找出一个连通图中的所有的割顶和桥
首先我们要引入”时间戳”这个概念:
时间戳:表示在进行dfs时,每个节点被访问的先后顺序。每个节点会被标记两次,分别用pre[],和post[]表示。
例如下图的时间戳表示:(节点左上角为pre[],右上角为post[],子节点的访问顺序按照编号从小到达访问)
图中的边分类:
树边与反向边:在进行dfs时某条边u-v,若v还没有被访问,则u-v为树边,若v已经被访问过则u-v为反向边。
对于上图的DFS树,下图中实线为树边,虚线为反向边
在无向图中除了树边就是反向边,且不存在跨越两棵子树的边
所以对于根节点而言,如果有两个及以上节点则根节点为割顶,否则不是
对于其他节点:在无向连通图G的DFS树中,非根节点u是割顶当且仅当u存在一个子节点v,使得v及其所有后代都没有反向边连回u的祖先(不包括u)
以上判断条件很好想,只要随便画画草图就可以了
了解以上知识后我们找出图中所有的割顶和桥
设low[u]为u及其后代所能连回的最早的祖先的pre[]值,则当u存在一个子节点v使得low[v] >= pre[u]时u就为割顶
同理当 low[v] > pre[u]时 u-v为桥
思路参考自:https://blog.youkuaiyun.com/STILLxjy/article/details/70176689
感谢大神!!!
求图中割顶和桥的代码:
//求无向图的割顶和桥
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<vector>
using namespace std;
const int maxn=100000+10;
int n,m;
int dfs_clock;//时钟,每访问一个节点增1
vector<int> G[maxn];//G[i]表示i节点邻接的所有节点
int pre[maxn];//pre[i]表示i节点被第一次访问到的时间戳,若pre[i]==0表示i还未被访问
int low[maxn];//low[i]表示i节点及其后代能通过反向边连回的最早的祖先的pre值
bool iscut[maxn];//标记i节点是不是一个割点
//求出以u为根节点(u在DFS树中的父节点是fa)的树的所有割顶和桥
//初始调用为dfs(root,-1);
int dfs(int u,int fa)
{
int lowu=pre[u]=++dfs_clock;
int child=0; //子节点数目
for(int i=0; i<G[u].size(); i++)
{
int v=G[u][i];
if(!pre[v])
{
child++;//未访问过的节点才能算是u的孩子
int lowv=dfs(v,u);
lowu=min(lowu,lowv);
if(lowv>=pre[u])
{
iscut[u]=true; //u点是割顶
if(lowv>pre[u]) //(u,v)边是桥
printf("边(%d, %d)是桥\n",u,v);
}
}
else if(pre[v]<pre[u] && v!=fa)//v!=fa确保了(u,v)是从u到v的反向边
{
lowu=min(lowu,pre[v]);
}
}
if(fa<0 && child==1 )
iscut[u]=false;//u若是根且孩子数<=1,那u就不是割顶
return low[u]=lowu;
}
int main()
{
while(scanf("%d%d",&n,&m)==2&&n)
{
dfs_clock=0;//初始化时钟
memset(pre,0,sizeof(pre));
memset(iscut,0,sizeof(iscut));
for(int i=0;i<n;i++) G[i].clear();
for(int i=0;i<m;i++)
{
int u,v;
scanf("%d%d",&u,&v);
G[u].push_back(v);
G[v].push_back(u);
}
dfs(0,-1);//初始调用
for(int i=0;i<n;i++)if(iscut[i]==true)
printf("割顶是:%d\n",i);
}
return 0;
}