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圖的連通性計算

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图片描述
判断无向图的连通性可以通过深度优先搜索(DFS)或广度优先搜索(BFS)来实现。

深度优先搜索(DFS):

算法步骤:

  1. 选择一个顶点作为起始顶点,标记为已访问。
  2. 对于起始顶点的每个相邻顶点,如果该相邻顶点未被访问,则继续递归调用DFS进行访问。
  3. 重复上述步骤,直到所有顶点都被访问过。
  4. 判断是否有未被访问过的顶点,若有则表示图不是连通的,否则表示图是连通的。

示例:

假设有以下无向图:

   1------2------7
   |      |     /
   |      |    /
   5------3---6
   |
   |
   4

选择顶点1作为起始顶点,进行DFS。

结果:

   1------2------7
   |      |     /
   |      |    /
   5------3---6
   |
   |
   4

所有顶点都被访问过,因此该无向图是连通的。

在有向图中找到所有的强连通分量:

强连通分量(Strongly Connected Component,SCC)指的是有向图中的一个最大子图,该子图内的任意两个顶点均可达。要找到所有的强连通分量,可以使用Tarjan算法。

Tarjan算法步骤:

  1. 对有向图进行深度优先搜索(DFS)。
  2. 在搜索的过程中,记录每个顶点的访问次序(dfs序)和能够到达的最小次序(low值)。
  3. 建立一个栈,用来保留搜索过程中访问的顶点。
  4. 在每个顶点访问结束时,判断该顶点的low值是否等于其dfs序,若相等,则将该顶点及其之前的顶点全部出栈,组成一个强连通分量。
  5. 重复上述步骤,直到所有顶点都被访问过。

示例:

假设有以下有向图:

   1---->2<----7
   |    /|     ^ \
   |   / v     |  \
   5-->3       6--->4

使用Tarjan算法找到所有的强连通分量。

结果:

   1       7
   |      /
   |     /
   2<---3--->6
   |          \
   v           v
   5------->4

有向图的强连通分量为:{1,2,3,5},{6},{4},{7}。

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