Tarjan 缩点 (洛谷 P3387 【模板】缩点)
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Tarjan 介绍:
Tarjan 大致有两种,有向图中的 与 无向图中的。
- 有向图中:求得是 缩点
- 无向图中:求得是 割点与桥
此文介绍的是有向图中的 缩点。
\(dfn\) 表示遍历到这个点的时间(这个时间的定义就是 Tarjan 被调用的次数)。
\(low\) 表示这个点,它能到的点中 \(dfn\) 最小的是多少。
给你个图看看,我们默认遍历是从 \(1 ~ n\) 的。

注:有向图 与 无向图 中 \(dfn\) 和 \(low\) 的定义有所不同。
Tarjan 模拟:
突然感觉 Tarjan 很神奇。我想给大家模拟一遍,然后希望能让大家更好理解。(了解一下代码再看看图解哦~)

不断递归,从点 \(1\) 到点 \(6\)。
到点 \(6\) 时发现点 \(3\) 到过了,那么不再递归。此时 \(low[6]\) 为 \(3\),不会划分强连通。
回溯到点 \(5\) ,\(low[5]\) 为 \(3\),不会划分强连通。点 \(4\) 同理。
直到回溯到点 \(3\),\(dfn[3] = low[3]\),所以划分强连通。点 \(2\)、点 \(1\) 一样。
所以如果能够强连通,\(low\) 必然被更新掉了,\(dfn = low\) 的情况只会有一次。
如果不能够强连通(就自己一个点在一个强连通里),\(dfn = low\) 也只有一次。
真的很神奇,很巧妙啊。
对喽,还有一些难理解的地方简单讲一下。
else if(!col[t])low[x]=min(low[x],dfn[t]);
这句话改为low[x]=min(low[x],low[t]);
在缩点模板中是可行的,但在求割点和桥里是不行的,因为:如果这个点是割点,那么说明这个点能到的子图里(不止一个子图) 没有其他的边连着它们。我在无向图模板中会给图的,期待一下吧。
所有思考都在代码,可以结合代码思考。谢谢观看~
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 1e4+5;
int n,m,val[N];
int dfn[N], low[N], num, col[N], cnt;
//col 记录每个点属于哪个联通分量
//num 记录遍历时间 cnt 记录缩点完后有多少个点
int st[N], top;
queue<int> q;
int new_val[N], du[N], f[N], ans;
vector<int> g[N],new_g[N];
inline int read(){
int s=0,f=1;char c=getchar();
while(c<'0'||c>'9'){if(c=='-')f=-1;c=getchar();}
while(c>='0'&&c<='9'){s=(s<<1)+(s<<3)+(c^48);c=getchar();}
return s*f;
}
void tarjan(int x){
dfn[x]=low[x]=++num;st[++top]=x;//更新这个点
for(int i=0;i<g[x].size();i++){
int t=g[x][i];
if(!dfn[t])tarjan(t),low[x]=min(low[x],low[t]);//往下更新(要确保下个点没被更新)
else if(!col[t])low[x]=min(low[x],dfn[t]);//被更新了,但没被划分到强连通分量里
}
if(dfn[x]==low[x])for(cnt++;st[top+1]!=x;top--)col[st[top]]=cnt,new_val[cnt]+=val[st[top]];//找到这个连通分量的代表,划分
/*
为什么要有low?
因为我们最后要划分强连通分量(上面的操作),但不知道什么时候划分,所以添一个low。
当dfn==low时就统计,这样不重不漏。
*/
}
void topsort(){
for(int i=1;i<=cnt;i++)if(!du[i])q.push(i),f[i]=new_val[i],ans=max(ans,new_val[i]);
while(!q.empty()){
int h=q.front();
q.pop();
for(int i=0;i<new_g[h].size();i++){
int t=new_g[h][i];
f[t]=max(f[t],f[h]+new_val[t]);//缩点后无环,能直接统计
ans=max(ans,f[t]);
if(!--du[t])q.push(t);
}
}
}
int main(){
n=read(),m=read();
for(int i=1;i<=n;i++)val[i]=read();
for(int i=1;i<=m;i++){
int u=read(),v=read();
g[u].push_back(v);
}
for(int i=1;i<=n;i++)if(!dfn[i])tarjan(i);//这个点仍不在任一个强连通分量里
/*
目的:把每个点都放进一个强连通分量里,这样缩点完后就不存在环,就可以拓扑排序了
所以流程就是:
1.缩点,使整个图无环,方便后面拓扑排序 复杂度:O(n+m)
2.拓扑排序找最大路径 复杂度:O(m)
*/
for(int i=1;i<=n;i++){
for(int j=0;j<g[i].size();j++){
int t=g[i][j];
if(col[i]!=col[t])new_g[col[i]].push_back(col[t]),du[col[t]]++;//记录新图的边
}
}
topsort();
cout<<ans;
return 0;
}