一、什么是强连通分量
tarjan强连通分量算法
1. 概念
连通:无向图中,从任意点i可到达任一点j
强连通:有向图中,从任意点i可到达任一点j
弱连通:把有向图看作无向图时,从任意点i可到达任一点j
- 如图,强连通无论那个点,都能按照方向到达任意一点,弱连通如果强行按方向,那么B到不了C,A到不了B和C,C到不了B。但如果把他看作是无向图,那么他们也能满足连通条件。
2. 强连通分量
整个图并不是强连通的,但是在某些局部区域,他确实也符合强连通的要求,如下图,整张图不算是强连通,但是局部还是能满足强连通条件的。
二、两种dfs遍历
1. 方式1
先访问当前节点,再递归相邻节点
- 如上图所示,先访问A,将A标记为已访问之后,我再去访问B,依次下去,B这个分支访问完了,再退回来dfs(F)。如果发现当前节点已经被访问过了,直接结束。因为既然已经被访问过了,那么他相邻的点必然也被访问过来,自然无需访问。
2. 方式2
先递归相邻节点,再访问当前节点
- 如上图所示,实际上就是顺序变了,有点像二叉树的后序遍历?对,就是后序遍历,这也是tarjan算法的核心。
三、一个简单例子理解算法
-
对于节点x ,我有两个变量来表示他的信息,i 表示访问顺序(时间戳),j 表示按照方向进行访问,能够访问到的最早的节点的时间戳 -
如上,A的时间戳为1,B时间戳为2,C时间戳为3,D时间戳为4 -
A能访问到的最早的时间戳为1,B能访问到的最早的时间戳为2,C能先访问D,再访问到B所以最早时间戳也为2,D也是,能访问到的最早时间戳为2 -
有相同j 值的节点构成一个强连通区域,如上图,B、C、D构成一个强连通区域,A自己构成一个强连通区域
四、更完整的一个例子
- 这里肯定会有人问,那我通过什么方法来更新
j 的值呢,这里我们可以根据打印顺序来进行寻找,先打印E ,E 只能访问到自己,于是E(5,5) ,然后打印D ,D 可以访问到B ,于是D(4,2) ,然后打印C ,C 能访问到D ,D 有最早时间戳2,于是C(2,2) ,然后再打印B ,B(2,2) ,然后开始DFS(F) ,说明之前的确实已经完成了打包了,B、C、D是一个强连通域,接着如上面步骤,找出AFG这个强连通域
五、Code实现
public class Main {
static int time = 1;
static Stack<Integer> stack = new Stack<>();
static int[] dfn;
static int[] low;
static int n;
public static void main(String[] args) {
n = 10;
dfn = new int[n];
low = new int[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (dfn[i] == 0) {
DFS(i);
}
}
}
public static void DFS(int x) {
stack.push(x);
dfn[x] = time;
low[x] = time;
time++;
for (int y = 0; y < n; y++) {
if (x和y是连通的) {
if (dfn[y] == 0) {
DFS(y);
low[x] = Math.min(low[x], low[y]);
} else if (如果y已经被访问过了,但是y在stack里面){
low[x] = Math.min(low[x], low[y]);
}
}
}
if (dfn[x] == low[x]) {
stack.pop();
}
}
}
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