无向连通图的割点

求一个无向连通图的割点。

割点的定义:

       若除去此结点和与其相关的边,无向连通图不再连通。

 

最简单直接的办法:

利用BFS或DFS可以用来判断图连通性的性质(即根据一次深搜或广搜能否遍历图所有的顶点来判断图的连通性)。

判断一个点是不是割点,先把这个点和相关的边从图中去掉, 然后用BFS或者DFS来判断剩下图的连通性。

这种算法适合判断一个点是否为割点,但是如果要去求所有的割点,算法的时间复杂度:O(V*(V+E))。

 

要思考一个适合去找图的割点集的算法。

算法思路:

对于一棵 DFS 搜索树:

1)根结点:当且仅当根节点至少有两个儿子时,其是割点

2)其他点:对于其他点 v,当仅有一个儿子 u 时,从 u 或 u 的后代出发,没有指向 v 祖先(不含 v)的边,则删除 v后,u 和 v 的父亲不连通时,v 是割点

算法过程:(基于 tarjan算法)

1)对图进行 Tarjan 算法,得到 dfn 和 low 两个数组;dfn来表示访问的时间(次序) low[a]来表示 a能够追溯到的祖先节点

2)每遍历一个新的 u 的儿子 v 都记录个数

3)low[u] 值更新后进行以下判断(前提:v 未被遍历):

    ① u 为树根,且儿子个数大于 1

    ② u 不为树根,但 low[v]>=dfn[u]

    满足以上任意条件 u 便为割点,记录在一数组里,Tarjan 完成后再输出即可(中途输出会重复)


证明过程:
(1) 当a节点是dfs树中的根节点时 如果a有两个或者两个以上的子树则说明a是割点
(2)b节点在dfs树中是a的子树中的节点 low[b]>=dfn[a] 则说明a是割点
证明(1)
a为根节点 则low[a]=dfn[a]=1 假设b是其子树中的节点 则必有low[b]>=dfn[a] 则条件2必成立 则说明当a点为dfs树中的根节点时,条件2失去了其判断作用 当要判断的点为dfs树的根节点时 条件2无法判断
根节点是否是割点 所以应特殊情况特殊分析  
a是dfs树中的根节点 b和c分别是a的子树 则如果当通过a对b进行dfs后
没有访问到c则说明b和c之间没有任何直接连通的路径 则a为割点
也就是说当在dfs树中a的子树超过1则说明a为割点
证明(2)
a为非叶节点非根节点时 当b为a中的子树中的节点时 如果a是割点则说明 b必须通过a才可以和a的父节点 或者a的兄弟节点连通 则b能够追溯到则最早的节点即low[b]>=dfn[a]

原文链接:https://blog.csdn.net/HE19930303/article/details/47069989

 

 

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