强连通分量 之 一本通1514:【例 2】最大半连通子图

题面

一本通1514

一句话题意:若一个图,取出一个子图,子图中任两点u,v,总有u—>v 或 v—>u,且子图节点数最多,则称为最大半连通子图,求最大半连通子图节点数和个数。


思路

先tarjin缩点,注意顺便求出每个强连通分量中的节点个数。

void tarjin(int k)

{

  low[k]=dfn[k]=++cntt,st.push(k);

  for(int i=head[k]; i; i=a[i].nxt)

    if(!dfn[a[i].to]) tarjin(a[i].to),low[k]=min(low[k],low[a[i].to]);

    else if(!co[a[i].to]) low[k]=min(low[k],dfn[a[i].to]);

  if(low[k]==dfn[k])

  {

    co[k]=++num,tot[num]++;

    while(st.top()!=k) co[st.top()]=num,tot[num]++,st.pop();

    st.pop();

  }

}//tarjin合点

(两个tot[num]++即计算节点个数)

其次,重新建树,把一个强连通分量视作一个点,注意不要重边。

void rebuild()

{

  for(int i=1; i<=m; i++) a[i].x=co[a[i].x],a[i].y=co[a[i].y];

  sort(a+1,a+m+1,cmp),cnt=0,memset(head,0,sizeof(head));

  for(int i=1; i<=m; i++)

    if((a[i].x!=a[i].y)&&(a[i].x!=a[i+1].x||a[i].y!=a[i+1].y))

      add(a[i].x,a[i].y),in[a[i].y]++;

}//重新建树

其中,cmp函数按强连通分量编号排序

bool cmp(node w,node v)

{

  if(w.x!=v.x) return w.x<v.x;

  return w.y<v.y;

}

排序完后,只要前后两条边两个端点编号不同,即为不同的边。并且,一条边两个端点不能相同(即无自环)。这就是这个if语句的意思。

    if((a[i].x!=a[i].y)&&(a[i].x!=a[i+1].x||a[i].y!=a[i+1].y))

再然后,这道题的最大半连通子图即求“最长链”(因为图中已经无环了),但不完全是(具体见代码),答案的第一行即为各个链,每个链的强连通分量(中)节点数之和,的最大值。

如何求这个最大值?我们可以用dp/递推,用dis[i]表示以第i个强连通分量结尾的链中,最多的节点数。那么就有状态转移方程了

if(dis[a[i].to]<dis[k]+tot[a[i].to]) //最长距离被更新

        dis[a[i].to]=dis[k]+tot[a[i].to];

至于总个数,我们可以用s数组记录,s[i]即第i个强连通分量结尾的“最长链”的个数。则,s[i]=(s[i]+s[k])%mod,这里k是有边到强连通分量i的,且dis[k]=dis[i]-tot[i]的强连通分量。(注,这里最大长度dis[i]被更新后,s[i]应该清零)。

if(dis[a[i].to]==dis[k]+tot[a[i].to]) s[a[i].to]=(s[a[i].to]+s[k])%mod;

下面给出整个拓扑排序的代码。

void tuopu() //拓扑排序求最长链,dp

{

  for(int i=1; i<=num; i++)

    if(!in[i])

      q.push(i),s[i]=1,dis[i]=tot[i],ans=(dis[ans]<dis[i])?i:ans;

  while(!q.empty())

  {

    int k=q.front();

    q.pop();

    for(int i=head[k]; i; i=a[i].nxt)

    {

      --in[a[i].to];

      if(dis[a[i].to]<dis[k]+tot[a[i].to]) //最长距离被更新

        dis[a[i].to]=dis[k]+tot[a[i].to],s[a[i].to]=0,ans=(dis[ans]<dis[a[i].to])?a[i].to:ans;

      if(dis[a[i].to]==dis[k]+tot[a[i].to]) s[a[i].to]=(s[a[i].to]+s[k])%mod;

      if(!in[a[i].to]) q.push(a[i].to);

    }

  }

}

这里的ans是为了记录最长链的长度而设的,dis[ans]即最大的长度。

拓扑排序完了后,就可以统计第二个答案(总个数)了,总个数就是dis[i]为max的几个强连通分量的s[i]的和。

void getans() //累计求答案

{

  for(int i=1; i<=n; i++)

    if(dis[i]==dis[ans]) ansn=(ansn+s[i])%mod;

}

ansn是统计的总个数的,别忘了"%mod"。

最后我们就得到了两个答案,dis[ans]和ansn。


代码

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int n,m,ansn,ans,mod,x,y;

int head[100005],cnt,dis[100005],in[100005],s[100005];

int dfn[100005],co[100005],low[100005],tot[100005],num,cntt;

struct node

{

  int nxt,to,x,y;

} a[1000005];

stack<int> st;

queue<int> q;

void add(int x,int y)

{

  a[++cnt].nxt=head[x],a[cnt].to=y,a[cnt].x=x,a[cnt].y=y,head[x]=cnt;

}

void tarjin(int k)

{

  low[k]=dfn[k]=++cntt,st.push(k);

  for(int i=head[k]; i; i=a[i].nxt)

    if(!dfn[a[i].to]) tarjin(a[i].to),low[k]=min(low[k],low[a[i].to]);

    else if(!co[a[i].to]) low[k]=min(low[k],dfn[a[i].to]);

  if(low[k]==dfn[k])

  {

    co[k]=++num,tot[num]++;

    while(st.top()!=k) co[st.top()]=num,tot[num]++,st.pop();

    st.pop();

  }

}//tarjin合点

bool cmp(node w,node v)

{

  if(w.x!=v.x) return w.x<v.x;

  return w.y<v.y;

}

void rebuild()

{

  for(int i=1; i<=m; i++) a[i].x=co[a[i].x],a[i].y=co[a[i].y];

  sort(a+1,a+m+1,cmp),cnt=0,memset(head,0,sizeof(head));

  for(int i=1; i<=m; i++)

    if((a[i].x!=a[i].y)&&(a[i].x!=a[i+1].x||a[i].y!=a[i+1].y))

      add(a[i].x,a[i].y),in[a[i].y]++;

}//重新建树

void tuopu() //拓扑排序求最长链,dp

{

  for(int i=1; i<=num; i++)

    if(!in[i])

      q.push(i),s[i]=1,dis[i]=tot[i],ans=(dis[ans]<dis[i])?i:ans;

  while(!q.empty())

  {

    int k=q.front();

    q.pop();

    for(int i=head[k]; i; i=a[i].nxt)

    {

      --in[a[i].to];

      if(dis[a[i].to]<dis[k]+tot[a[i].to]) //最长距离被更新

        dis[a[i].to]=dis[k]+tot[a[i].to],s[a[i].to]=0,ans=(dis[ans]<dis[a[i].to])?a[i].to:ans;

      if(dis[a[i].to]==dis[k]+tot[a[i].to]) s[a[i].to]=(s[a[i].to]+s[k])%mod;

      if(!in[a[i].to]) q.push(a[i].to);

    }

  }

}

void getans() //累计求答案

{

  for(int i=1; i<=n; i++)

    if(dis[i]==dis[ans]) ansn=(ansn+s[i])%mod;

}

int main()

{

  scanf("%d%d%d",&n,&m,&mod);

  for(int i=1; i<=m; i++) scanf("%d%d",&x,&y),add(x,y);

  for(int i=1; i<=n; i++) if(!dfn[i]) tarjin(i);

  rebuild(),tuopu(),getans();

  printf("%d\n%d\n",dis[ans],ansn);

  return 0;

}

这个代码没加多少注释,因为前面讲的够详细了(不懂请先看前面,或者私信我)。


小结

首先是思路,我是参考了一本通的书的,那本书上讲的也是比较清楚了,我在加两句解释一下,希望对你有帮助。

其次是一个老问题,我老是把i和j搞混,好很难调,请务必小心。

最后是老生常谈的码风问题,有点丑,有点压行,请见谅。


完结撒花!

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