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桥 Gym100712H Bridges

热度:85   发布时间:2023-12-14 04:07:13.0

这道题算是一个很综合的题目了

题意:已保证给的图是连通图,现在允许你在图中加一条边,使图中的桥的数量最小


思路:首先我们可以去想,桥,如果拆了就会增加一个连通分量。换句话说,桥把整个图分成很多个岛屿一样。

那么,我们能不能把这些岛屿压缩成一个点?那么现在整个图里面就只有一些点,这些点中间的边都是桥

那么问题来了,这个图会有什么特点?

这个图应该是一棵树!因为里面不可能有环。如果存在环,就说明在这个环上,不可能存在桥,但事实上要存在环必然有桥(因为压缩后,整个图里面的边全是桥),所以矛盾了。

所以,我们现在得到了一棵树,里面的边都是桥。继续思考

对于一棵树里面,我们添加一条边,就可能可以形成环。如果成环,那么整个环上面的桥都不会是桥了。

所以,我们只需要在这棵树里面找到最长路,把最长路的首尾相连,整条路上的桥都将不会是桥了!

换句话说,如果桥的数量是Bridge,最长路是line,那么答案就是Bridge - line


好了,整个题目被分成了很多个自题目

如何求桥:http://blog.csdn.net/qwb492859377/article/details/47042473

如何求树中最长路:http://blog.csdn.net/qwb492859377/article/details/47039329


那么怎么岛屿给压缩成一个点?当然通过并查集

在tarjan算法求桥里面,我们知道,如果 lowv > DFN[u] 那么说明边(u,v)是桥。
换句话说 ,如果lowv <= DFN[u],那么这就只是一条普通的边,我们只需要把这样的边的两端在并查集中合并
最后做完求桥之后,把所有的桥枚举,然后清空图,把桥的两端用对应的并查集的编号来代替,这样就把两个模板衔接起来了


注意:Low数组并不能表示岛屿的编号,这里有组反例。


如果对于每个点,遍历边的时候,是按照字典序遍历的
那么,这些点的遍历顺序应该是A 1,B 2,C 3,D 4,E 5,F 6,G 7
所以,刚开始C,D,E对应的Low等于3
后来右边那部分遍历后,B,C,F,G对应的Low等于2
整个岛屿中,Low又有2又有3,所以Low并不能代表岛屿的编号


整个题目大概就是这些需要注意的地方,然后剩下来就只是几个模板的衔接了

#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<vector>
#include<functional>
#include<algorithm>using namespace std;
typedef long long LL;
typedef pair<int, int> PII;const int MX = 2e5 + 5;
const int INF = 0x3f3f3f3f;int Head[MX], Next[MX], rear;
int Low[MX], DFN[MX], dfs_clock;
int Begin, Bridge;
int P[MX];struct Edge {int u, v, sign;
} E[MX];int find(int x) {return P[x] == x ? x : (P[x] = find(P[x]));
}void Union(int u, int v) {int x = find(u), y = find(v);P[x]=y;
}void find_init(int n){for(int i = 1; i <= n; i++) P[i] = i;
}void edge_init() {rear = 0;memset(Head, -1, sizeof(Head));memset(Next, -1, sizeof(Next));
}void edge_add(int u, int v) {E[rear].u = u;E[rear].v = v;E[rear].sign = false;Next[rear] = Head[u];Head[u] = rear++;
}void tarjan_init() {Bridge = 0;dfs_clock = 0;memset(DFN, 0, sizeof(DFN));
}int tarjan(int u, int from) {Low[u] = DFN[u] = ++dfs_clock;for(int id = Head[u]; ~id; id = Next[id]) {int v = E[id].v;if(!DFN[v]) {int lowv = tarjan(v, u);Low[u] = min(Low[u], lowv);if(lowv > DFN[u]) {E[id].sign = 1;E[id ^ 1].sign = 1;Bridge++;} else {Union(u, v);}} else if(v != from) {Low[u] = min(Low[u], DFN[v]);}}return Low[u];
}int solve(int u, int from, int &ans) {int Max1 = 0, Max2 = 0;for(int id = Head[u]; ~id; id = Next[id]) {int v = E[id].v;if(v == from) continue;int t = solve(v, u, ans) + 1;if(t > Max1) {Max2 = Max1;Max1 = t;} else if(t > Max2) Max2 = t;}ans = max(ans, Max1 + Max2);return Max1;
}int main() {int T, n, m;scanf("%d", &T);while(T--) {edge_init();tarjan_init();scanf("%d%d", &n, &m);find_init(n);for(int i = 1; i <= m; i++) {int u, v;scanf("%d%d", &u, &v);edge_add(u, v);edge_add(v, u);}tarjan(1, -1);int tot = rear;edge_init();for(int i = 0; i < tot; i++) {if(E[i].sign) {int u = find(E[i].u), v = find(E[i].v);edge_add(u, v);Begin = u;}}int ans = 0;if(Bridge) solve(Begin, -1, ans);printf("%d\n", Bridge - ans);}return 0;
}