tarjan学习(复习)笔记(持续更新)(各类找环模板)

题目背景

缩点+DP

题目描述

给定一个n个点m条边有向图,每个点有一个权值,求一条路径,使路径经过的点权值之和最大。你只需要求出这个权值和。

允许多次经过一条边或者一个点,但是,重复经过的点,权值只计算一次。

输入输出格式

输入格式:

第一行,n,m

第二行,n个整数,依次代表点权

第三至m+2行,每行两个整数u,v,表示u->v有一条有向边

输出格式:

共一行,最大的点权之和。

输入输出样例

输入样例#1: 复制
2 2
1 1
1 2
2 1
输出样例#1: 复制
2

说明

n<=10^4,m<=10^5,0<=点权<=1000

算法:Tarjan缩点+DAGdp、

基本可以算是套路了吧,先缩点,然后tpsort,跑dp,是不是可以解决不少图论题目呢

思路:

两个数组,dfn,low。

dfn:dfs序(时间戳)

low:以u为根的子树里dfn最小的那个点(它的最早祖先)

附属数组:

st:模拟栈

co:重建图的联通快(点)

维护这两个数组,当dfn[u]=low[u]时判定为强连通分量(环)

为什么呢?

当一个点它的最老祖先等于它自己的时候,这就是一个环啊

了解四种边:

树枝边:遍历路径

前向边:爹——>儿

后向边:儿——>爹

横插边:从这个子树插到另外一个搜索子树的边

下面介绍怎么维护low

如果(u,v)是树枝边,一切好说,直接比较low[u]和low[v]的最小值即可,因为v是u的儿子,直接比较它们最早祖先的大小。

如果(u,v)是后向边或者横插边,就需要比较lou[u]和dfn[v]的最小值。

为什么?

后向边相对好理解,从这个点可以回溯到它的祖先,我们需要比较它儿子们的时间戳最小值和它祖先的时间戳 的最小值。

若之前搜到过u的祖先,那么它祖先的dfn一定是小的,但是我能从它的耳孙之间找到它的身影(自交?回交?)!

这说明什么?强连通分量!

但是,不要着急,我们需要找到强连通分量的根。所以我们需要比较一个极小值。

解释通了,那么横插边也是同理。

当dfn=low时:

也就是说它的子孙的最高祖先就是子孙本身时。

dfn时间戳正好是它子树节点的low的最小值。因为dfn值具有不重复性,所以可以断定,以它为根的子树的所有点都是一个强连通分量。

所以,可以很好地判断图的环。

注意:因为图可能不连通,所以要多次跑tarjan。

时间复杂度:由于每个点只遍历了一次,每条边也只遍历了一次,所以O(N+M)(不是spfa那么不靠谱,人家就是N+M)

给出缩点板子的代码:

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxn=100005;
struct node
{
    int next,to;
}e[maxn];
int head[maxn],cnt,sum[maxn],a[maxn];
int n,m,ru[maxn];
inline void addedge(int from,int to)
{
    e[++cnt].next=head[from];
    e[cnt].to=to;
    head[from]=cnt;
}
int dep,top;
int dfn[maxn],low[maxn],vis[maxn],co[maxn],st[maxn];
void tarjan(int u)
{
    dfn[u]=low[u]=++dep;
    vis[u]=1;
    st[++top]=u;
    for(int i=head[u];i;i=e[i].next)
    {
        int v=e[i].to;
        if(!dfn[v])
        {
            tarjan(v);
            low[u]=min(low[v],low[u]);
        }
        else if(vis[v])
        {
            low[u]=min(low[u],dfn[v]);
        }
    }
    if(dfn[u]==low[u])//退栈,把强连通分量薅出来
    {
        int t;
        do
        {
            t=st[top--];
            sum[u]+=a[t];
            co[t]=u;
            vis[t]=0;
        }while(t!=u);
    }
}
int dp[maxn];
queue < int > q;
void tpsort()
{
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        if(ru[i]==0&&co[i]==i)
        q.push(i);
        dp[co[i]]=sum[co[i]];
    }
    while(!q.empty())
    {
        int u=q.front();
        q.pop();
        for(int i=head[u];i;i=e[i].next)
        {
            int v=e[i].to;
            dp[v]=max(dp[u]+sum[co[v]],dp[v]);
            if(!(--ru[v]))
            {
                q.push(v);
            }
        }
    }
}
    
pair < int , int > g[maxn];
int main()
{
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        scanf("%d",&a[i]);
    }
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        int x,y;
        scanf("%d%d",&x,&y);
        addedge(x,y);
        g[i].first=x;
        g[i].second=y;
    }
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        if(!dfn[i])
        tarjan(i);
    }
    memset(e,0,sizeof(e));
    memset(head,0,sizeof(head));
    cnt=0;
    for(int i=1;i<=m;i++)
    {
        int x=g[i].first;
        int y=g[i].second;
        if(co[x]!=co[y])
        {
            addedge(co[x],co[y]);
            ru[co[y]]++;
        }
    }
    tpsort();
    int ans=-1;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        ans=max(ans,dp[i]);
    }
    printf("%d",ans);
    return 0;
}

无向图:

void tarjan(int u)
{
    dfn[u]=low[u]=++tot;
    st[++top]=u;
    for(int i=head[u];i;i=e[i].next)
    {
        int v=e[i].to;
        if(!vis[i])
        {
            vis[i]=vis[i^1]=1;
            if(dfn[v]==0)
            {
                tarjan(v);
                low[u]=min(low[u],low[v]);
            }
            else
            {
                low[u]=min(low[u],dfn[v]);
            }
        }
    }
    if(dfn[u]==low[u])
    {
        color[u]=++col;
        while(st[top]!=u)
        color[st[top]]=col,top--;
        top--;
    }        
}

(完)

原文地址:https://www.cnblogs.com/ajmddzp/p/10847476.html