tarjan算法与无向图的连通性(割点,桥,双连通份量,缩点)

基本概念node

给定无向连通图G = (V, E)
割点:
对于x∈V,从图中删去节点x以及全部与x关联的边以后,G分裂为两个或两个以上不相连的子图,则称x为割点
割边(桥)
若对于e∈E,从图中删去边e以后,G分裂成两个不相连的子图,则称e为G的桥或割边ios

时间戳
在图的深度优先遍历过程当中,按照每一个节点第一次被访问的时间顺序,依次给予N个节点1~N的整数标记,该标记被称为“时间戳”,记为dfn[x]c++

搜索树
在无向连通图中任选一个节点出发进行深度优先遍历吗,每一个节点只访问一次。全部发生递归的边(x, y)构成一棵树,称为“无向连通图的搜索森林”。通常无向图的各个连通块的搜索树构成无向图的“搜索森林”。对于深度优先遍历出的搜索树,按照被遍历的次序,标记节点的时间戳git

追溯值
追溯值low[x]。设subtree(x)表示搜索树中以x为根的子树。low[x]定义为如下节点时间戳的最小值
low[u]定义为u或者u的子树中可以经过非父子边(父子边就是搜索树上的边)追溯到的最先的节点的时间戳
即:
1.subtree(x)中的节点
2.经过一条不在搜索树上的边,可以到达subtree(x)的节点算法

为了计算low[x],应该先令low[x] = dfn[x],而后考虑从x出发的每条边(x, y):
若在搜索树上x是y的父节点,则令low[x] = min(low[x], low[y])
若无向边(x, y)不是搜索树上的边,则令low[x] = min(low[x], dfn[y])数组

桥的断定法则ide

无向边(x, y)是桥,当且仅当搜索树上存在x的一个子节点y,知足:
dfn[x] < low[y]
根据定义,dfn[x] <low[y]说明从subtree(y)出发,在不通过(x, y)的前提下,无论走哪条边,都没法到达x或比x更早访问的节点。若把(x, y)删除,则subtree(y)就好像造成了封闭的环境,与节点x没有边相连,图断成了两部分,(x, y)为桥
反之,若不存在这样的子节点x和y,使得dfn[x] < low[y],这说明每一个subtree(y)都能绕行其余边到x或比x更早的节点,(x, y)也就不是桥ui

桥必定是搜索树中的边,而且一个简单环中的边必定都不是桥spa

须要注意的是, 由于咱们要遍历的是无向图, 因此从每一个节点x出发,总能访问到他的父节点fa,根据low的计算方法,(x, fa)属于搜索树上的边,且fa不是x的子节点,故不能用fa的时间戳来更新low[x]。
若是仅记录每一个节点的父节点,会没法处理重边的状况——当x与fa之间有多条边时,(x, fa)必定不是桥,在这些重复计算中,只有一条边在搜索树上,其余的几条都不算,故有重边时,dfn[fa]不能用来更新low[x]
解决方案是:记录“递归进入每一个节点的边的编号”。编号可认为是边在邻接表中储存下标位置。把无向图的每条边看作双向边,成对存储在下标"2和3","4和5","6和7"...处。若沿着编号i的边递归进入节点x,则忽略从x出发的编号为i xor 1的边,经过其余边计算low[x]便可.net

(补充:^的成对变换

对于非负整数n
当n为偶数时,n xor 1等于n+1
当n为奇数时,n xor 1等于n-1
所以“0与1”“2与3”“3与5”……关于xor 1运算构成了成对变换
这一性质常常用于图论邻接表中边集的存储。在具备无向边(双向边)的图中把一对正反方向的边分别储存在邻接表数组的第n与n+1个位置(其中n为偶数),就能够经过xor 1运算得到与当前边(x, y)反向的边(y, x)的存储位置

在程序开始时,初始化变量tot = 1。这样每条无向边当作的两条有向边会成对存储在ver和edge数组的下表“2和3”“4和5”“6和7”……的位置上。经过对下表xor 1操做,就能够直接定位到与当前反向的边。换句话说,若是ver[i]是第i条边的终点,那么ver[i ^ 1]就是第i条边的起点)

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 using namespace std;  3 const int maxn = 100086;  4 struct node {  5     int y, net;  6 }e[maxn << 1];  7 int lin[maxn], len = 1;  8 bool bridge[maxn << 1];  9 int dfn[maxn], low[maxn]; 10 int n, m, num; 11 
12 inline int read() { 13     int x = 0, y = 1; 14     char ch = getchar(); 15     while(!isdigit(ch)) { 16         if(ch == '-') y = -1; 17         ch = getchar(); 18  } 19     while(isdigit(ch)) { 20         x = (x << 1) + (x << 3) + ch - '0'; 21         ch = getchar(); 22  } 23     return x * y; 24 } 25 
26 inline void insert(int xx, int yy) { 27     e[++len].net = lin[xx]; 28     e[len].y = yy; 29     lin[xx] = len; 30 } 31 
32 inline void tarjan(int x, int in_edge) { 33     dfn[x] = low[x] = ++num; 34     for(int i = lin[x]; i; i = e[i].net) { 35         int to = e[i].y; 36         if(!dfn[to]) { 37  tarjan(to, i); 38             low[x] = min(low[x], low[to]); 39             if(low[to] > dfn[x]) 40                 bridge[i] = bridge[i ^ 1] = true; 41  } 42         else if(i != (in_edge ^ 1)) 43             low[x] = min(low[x], dfn[to]); 44  } 45 } 46 
47 int main() { 48     n = read(), m = read(); 49     len = 1; 50     for(int i = 1; i <= m; ++i) { 51         int x, y, z; 52         x = read(), y = read(); 53  insert(x, y); 54  insert(y, x); 55  } 56     for(int i = 1; i <= n; ++i) 57         if(!dfn[i]) tarjan(i, 0); 58     for(int i = 2; i < len; i += 2) 59         if(bridge[i]) 60             cout << e[i ^ 1].y << ' ' << e[i].y << '\n'; 61     return 0; 62 }
求桥的板子(参考便可,细节错误请无视)

割点的断定法则

割点的断定法则
若x不是搜索树的根节点,则x是割点当且仅当搜索树上存在x的一个子节点y,知足:
    dfn[x] <= low[y]
特别地,若x是搜索树的根节点,则x是割点当且仅当搜索树上存在至少两个子节点y1, y2知足上述条件

割点断定的符号为小于等于号,没必要再考虑父节点和重边的问题

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 using namespace std;  3 const int maxn = 100086;  4 struct node {  5     int y, net;  6 }e[maxn << 1];  7 int lin[maxn], len = 0;  8 int n, m, root, num = 0;  9 int dfn[maxn], low[maxn]; 10 bool cut[maxn]; 11 
12 inline int read() { 13     int x = 0, y = 1; 14     char ch = getchar(); 15     while(!isdigit(ch)) { 16         if(ch == '-') y = -1; 17         ch = getchar(); 18  } 19     while(isdigit(ch)) { 20         x = (x << 1) + (x << 3) + ch - '0'; 21         ch = getchar(); 22  } 23     return x * y; 24 } 25 
26 inline void insert(int xx, int yy) { 27     e[++len].y = yy; 28     e[len].net = lin[xx]; 29     lin[xx] = len; 30 } 31 
32 void tarjan(int x) { 33     dfn[x] = low[x] = ++num; 34     int flag = 0; 35     for(int i = lin[x]; i; i = e[i].net) { 36         int to = e[i].y; 37         if(!dfn[to]) { 38  tarjan(to); 39             low[x] = min(low[x], low[to]); 40             if(low[to] >= dfn[x]) { 41                 flag++; 42                 if(x != root || flag > 1) cut[x] = true; 43  } 44  } 45         else low[x] = min(low[x], dfn[to]); 46  } 47 } 48 
49 int main() { 50     n = read(), m = read(); 51     len = 1; 52     for(int i = 1; i <= m; ++i) { 53         int x, y; 54         x = read(), y = read(); 55         if(x == y) continue; 56  insert(x, y); 57  insert(y, x); 58  } 59     for(int i = 1; i <= n; ++i) 60         if(!dfn[i]) { 61             root = i; 62  tarjan(i); 63  } 64     for(int i = 1; i <= n; ++i) 65         if(cut[i]) 66             cout << i << ' '; 67     cout << "are cut-vertexes" << '\n'; 68     return 0; 69 }
割点板子

双连通份量

若一张无向图不存在割点,则称它为点双联通图。
无向图的“极大点双连通子图”称为“点双连通份量”,简记为“v-BCC”。无向连通图的极大边双连通图的极大边双连通子图,称为“边双连通份量”,简记为“e-DCC”
统称为“双连通份量”,简记为“BCC”
定理:
一张无向连通图是“点双连通图”,当且仅当知足下列两个条件之一:
1.图的顶点不超过2
2.图中任意两点都同时包含在至少一个简单环中。其中,简单环指的是不自交的环。

一张无向连通图是“边双连通图”,当且仅当任意一条边都包含在至少一个简单环中。

边双连通份量的求法
求出无向图中全部的桥,将桥删除后,图会分红若干块,每个连通块都是一个“边双连通份量”

先用tarjan算法标记出全部的桥。而后再对整个无向图执行一次深度优先遍历(遍历的过程当中不访问),划分出每一个连通块。

边双连通份量缩点

把每一个e-BCC看做一个节点,把桥边(x, y)看作链接编号为c[x]和c[y]的e-BCC对应节点的无向边,会产生一棵树(若原来的无向图不连通,则产生森林)。
这种把e-BCC收缩为一个节点的方法称为“缩点”。
把e-BCC缩点,存储在另外一个邻接表中

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 using namespace std;  3 const int maxn = 100086;  4 struct shiki {  5     int y, net;  6 }e[maxn << 1], e_BCC[maxn << 1];  7 int n, m, num = 0;  8 int lin[maxn], len = 0;  9 int dfn[maxn], low[maxn]; 10 bool bridge[maxn << 1]; 11 int c_id[maxn], v_bcc = 0; 12 int c_lin[maxn], c_len = 0; 13 
14 inline int read() { 15     int x = 0, y = 1; 16     char ch = getchar(); 17     while(!isdigit(ch)) { 18         if(ch == '-') y = -1; 19         ch = getchar(); 20  } 21     while(isdigit(ch)) { 22         x = (x << 1) + (x << 3) + ch - '0'; 23         ch = getchar(); 24  } 25     return x * y; 26 } 27 
28 inline void insert(int xx, int yy) { 29     e[++len].y = yy; 30     e[len].net = lin[xx]; 31     lin[xx] = len; 32 } 33 
34 inline void t_bridge(int x, int in_edge) { 35     dfn[x] = low[x] = ++num; 36     for(register int i = lin[x]; i; i = e[i].net) { 37         int to = e[i].y; 38         if(!dfn[to]) { 39  t_bridge(to, i); 40             low[x] = min(low[x], low[to]); 41             if(dfn[x] < low[to]) 42                 bridge[i] = bridge[i ^ 1] = 1; 43  } 44         else if(i != (in_edge ^ 1)) 45             low[x] = min(low[x], dfn[to]); 46  } 47 } 48 
49 void dfs(int x) { 50     c_id[x] = v_bcc; 51     for(register int i = lin[x]; i; i = e[i].net) { 52         int to = e[i].y; 53         if(c_id[to] || bridge[i]) continue; 54  dfs(to); 55  } 56 } 57 
58 inline void add_c(int xx, int yy) { 59     e_BCC[++c_len].y = yy; 60     e_BCC[c_len].net = c_lin[xx]; 61     c_lin[xx] = c_len; 62 } 63 
64 int main() { 65     memset(dfn, 0, sizeof(dfn)); 66     n = read(), m = read(); 67     len = 1; 68     for(register int i = 1; i <= m; ++i) { 69         int x, y; 70         x = read(), y = read(); 71  insert(x, y); 72  insert(y, x); 73  } 74     for(register int i = 1; i <= n; ++i) 75         if(!dfn[i]) t_bridge(i, 0); 76     for(register int i = 2; i < len; i += 2) 77         if(bridge[i]) cout << e[i ^ 1].y <<' ' << e[i].y << '\n'; 78     for(register int i = 1; i <= n; ++i) 79         if(!c_id[i]) { 80             ++v_bcc; 81  dfs(i); 82  } 83     for(register int i = 1; i <= n; ++i) 84         cout << i << ' ' << "belong to" << ' ' << c_id[i] << '\n'; 85     for(register int i = 2; i <= len; ++i) { 86         int x = e[i ^ 1].y, y = e[i].y; 87         if(c_id[x] == c_id[y]) continue; 88  add_c(c_id[x], c_id[y]); 89     // add_c(c_id[y], c_id[x]);
90  } 91     printf("缩点后的森林, 点数%d, 边数%d(可能有重边)\n", v_bcc, c_len / 2); 92     for(register int i = 2; i <= c_len; ++i) 93         cout << e_BCC[i ^ 1].y << ' ' << e_BCC[i].y << '\n'; 94     return 0; 95 }
桥与边双与缩点

点双连通份量求法

若某个节点是孤立点,则它本身构成一个v-BCC。除了孤立点外,点双连通份量的大小至少为2.根据v-DCC定义的极大性,虽然桥不属于任何e-DCC,可是割点可能属于多个v-DCC
为了求出“点双连通份量”,须要在atjan算法的过程当中维护一个栈,并按照以下方式维护栈中元素:
1.当一个节点第一次被访问时,把该节点入栈
2.当割点断定法则中的条件dfn[x] <= low[y]成立时,不管x是否为根,都须要:
(1)从栈顶不断弹出节点,直至节点y被弹出
(2)刚才弹出的全部节点与节点x一块儿构成一个v-BCC

点双连通份量缩点

由于一个割点可能属于多个v-BCC,设图中有p个割点和t个v-BCC,咱们创建一张包含p+t个节点的新图,把每一个v-BCC和每一个割点都做为新图中的节点,并在每一个割点与包含它的全部v-BCC之间连边。

这张图就变成了一棵树或是一片森林

 1 //尚缺缩点 
 2 #include<bits/stdc++.h>
 3 #define uint unsigned int
 4 using namespace std;  5 const int maxn = 100086;  6 struct shiki {  7     int y, net;  8 }e[maxn << 1], vbcc[maxn];  9 int n, m, root, num = 0;  10 int lin[maxn], len = 0, cnt = 0;  11 int dfn[maxn], low[maxn];  12 bool cut[maxn];  13 int s[maxn], top = 0;  14 int new_id[maxn];  15 int v_lin[maxn], v_len = 0;  16 vector<int> dcc[maxn];  17 int c[maxn];  18 
 19 inline int read() {  20     int x = 0, y = 1;  21     char ch = getchar();  22     while(!isdigit(ch)) {  23         if(ch == '-') y = -1;  24         ch = getchar();  25  }  26     while(isdigit(ch)) {  27         x = (x << 1) + (x << 3) + ch - '0';  28         ch = getchar();  29  }  30     return x * y;  31 }  32 
 33 inline void insert(int xx, int yy) {  34     e[++len].y = yy;  35     e[len].net = lin[xx];  36     lin[xx] = len;  37 }  38 
 39 void t_vertexes(int x) {  40     dfn[x] = low[x] = ++num;  41     s[++top] = x;  42     if(x == root && lin[x] == 0) {  43         dcc[++cnt].push_back(x);  44         return;  45  }  46     int flag = 0;  47     for(register int i = lin[x]; i; i = e[i].net) {  48         int to = e[i].y;  49         if(!dfn[to]) {  50  t_vertexes(to);  51             low[x] = min(low[x], low[to]);  52             if(dfn[x] <= low[to]) {  53                 flag++;  54                 if(x != root || flag > 1) cut[x] = 1;  55                 cnt++;  56                 int z;  57                 do {  58                     z = s[top--];  59  dcc[cnt].push_back(z);  60                 }while(z != to);  61  dcc[cnt].push_back(x);  62  }  63  }  64         else low[x] = min(low[x], dfn[to]);  65  }  66 }  67 
 68 inline void add_c(int xx, int yy) {  69     vbcc[++v_len].y = yy;  70     vbcc[v_len].net = v_lin[xx];  71     v_lin[xx] = v_len;  72 }  73 
 74 int main() {  75     n = read(), m = read();  76     for(register uint i = 1; i <= m; ++i) {  77         int x, y;  78         x = read(), y = read();  79  insert(x, y);  80  insert(y, x);  81  }  82     for(register uint i = 1; i <= n; ++i)  83         if(!dfn[i]) {  84             root = i;  85  t_vertexes(i);  86  }  87     for(register uint i = 1; i <= n; ++i)  88         if(cut[i]) cout << i << ' ';  89     cout << "are cut-vertexes" << '\n';  90     for(int i = 1; i <= cnt; ++i) {  91         printf("e-DCC #%d:", i);  92         for(int j = 0; j < dcc[i].size(); ++j)  93             printf(" %d", dcc[i][j]);  94         cout << '\n';  95  }  96     num = cnt;  97     for(register int i = 1; i <= n; ++i)  98         if(cut[i]) new_id[i] = ++num;//给割点以新的编号 
 99     v_len = 1; 100     for(register int i = 1; i <= cnt; ++i) 101         for(register int j = 0; j < dcc[i].size(); ++j) { 102             int x = dcc[i][j]; 103             if(cut[x]) { 104  add_c(i, new_id[x]); 105  add_c(new_id[x], i); 106  } 107             else c[x] = i;//除割点外,其它点仅属于1个v-bcc 
108  } 109     printf("缩点以后的森林, 点数%d, 边数%d\n", num, v_len / 2); 110     printf("编号1~%d的为原图v-BCC, 编号>%d的原图割点\n", cnt, cnt); 111     for(register int i = 2; i < v_len; i += 2) 112         printf("%d %d\n", vbcc[i ^ 1], vbcc[i]); 113     return 0; 114 }
割点与点双与缩点

例题1:BLO(Bzoj1123)

 

对于询问的节点i,可能有两种状况
1.i不是割点
2.i是割点

若i不是割点,则将i以及与i有直接相连的边删去后,图分为了i和其余节点这个两部分
即:i被孤立出来了
此时对于不能与i联通的点的个数为n-1,即有n-1个点不能与i相互到达。
由于题目求的是有序点对,也就是说,例如(1, 2)和(2, 1),这是不一样的点对。
因此若i不是割点,则答案为2*(n-1)

若i是割点,则删去i以及全部与i相连的边后,图会分红若干个连通块。
最后的答案很显然,咱们应该求出这些连通块的大小,两两相乘再相加
在图的连通性问题中,咱们常常要从搜索树的角度来进行分析。
设在搜索树上,节点i的子节点集合中,有t割点s1,s2,s3...st知足割点断定法则dfn[i] <= low[sk]。因而删除i关联的全部边后无向图至多分红t+2个连通块
每一个连通块的节点构成状况为:
1.节点i自身单独构成一个连通块
2.有t个连通块,分别由搜索树上以sk(1 <= k <= t)为根的子树中的节点构成
3.还可能有一个连通块,由除了上述节点之外的全部点构成。
(第三点,即虽然与i相连通,但i不做为搜索树的根。由于整个图是连通的,在不删掉任何一个点是,搜索树只有一个点为根,删掉与i直接相连的边,则被分开的是i,
i的子树和i的父亲所在了连通块)

 

 

那么能够在tarjan算法执行深度优先遍历的过程正,顺便求出搜索树每棵“子树”的大小,设size[x]表示已x为根的子树的大小。
综上所述,删掉一个割点i以后,不连通的有序对数量为:
设sum = size[s1]+size[s2]+....+size[t-1]+size[t]
size[s1]*(n-size[s1])+size[s2]*(n-size[s2])+...+size[st]*(n-size[st])+1*(n-1)+(n-1-sum)*(1+sum)

 

 1 #include<iostream>
 2 #include<iomanip>
 3 #include<ctime>
 4 #include<cstring>
 5 #include<cmath>
 6 #include<cstdio>
 7 #include<cstdlib>
 8 #include<algorithm>
 9 #include<queue>
10 #include<vector>
11 #include<map>
12 #include<stack>
13 #define ll long long
14 #define uint unsigned int
15 using namespace std; 16 const int maxn = 100010, maxm = 500010; 17 struct shiki { 18     int y, net; 19 }e[maxm << 1]; 20 int lin[maxn], len = 0; 21 int n, m, num = 0; 22 int size[maxn]; 23 ll ans[maxn]; 24 int dfn[maxn], low[maxn]; 25 bool cut[maxn]; 26 
27 inline int read() { 28     int x = 0, y = 1; 29     char ch = getchar(); 30     while(!isdigit(ch)) { 31         if(ch == '-') y = -1; 32         ch = getchar(); 33  } 34     while(isdigit(ch)) { 35         x = (x << 1) + (x << 3) + ch - '0'; 36         ch = getchar(); 37  } 38     return x * y; 39 } 40 
41 inline void insert(int xx, int yy) { 42     e[++len].y = yy; 43     e[len].net = lin[xx]; 44     lin[xx] = len; 45 } 46 
47 void tarjan(int x) { 48     dfn[x] = low[x] = ++num, size[x] = 1; 49     int flag = 0, sum = 0; 50     for(register int i = lin[x]; i; i = e[i].net) { 51         int to = e[i].y; 52         if(!dfn[to]) { 53  tarjan(to); 54             size[x] += size[to]; 55             low[x] = min(low[x], low[to]); 56             if(dfn[x] <= low[to]) { 57                 flag++; 58                 ans[x] += 1ll * size[to] * (n - size[to]); 59                 sum += size[to]; 60                 if(x != 1 || flag > 1) cut[x] = 1; 61  } 62  } 63         else low[x] = min(low[x], dfn[to]); 64  } 65     if(cut[x]) ans[x] += 1ll * (n - sum - 1) * (sum + 1) + (n - 1); 66     else ans[x] = 2 * (n - 1); 67 } 68 
69 int main() { 70     n = read(), m = read(); 71     for(register int i = 1; i <= m; ++i) { 72         int x, y; 73         x = read(), y = read(); 74         if(x == y) continue; 75  insert(x, y); 76  insert(y, x); 77  } 78     tarjan(1);//由于已经确保图是连通的 ,因此能够直接计算 
79     for(register int i = 1; i <= n; ++i) 80         printf("%lld\n", ans[i]); 81     return 0; 82 }

例题2:Network(poj3694)

给定一张N个点M条边的无向连通图,而后执行Q次操做,每次想图中添加一条边,而且询问当前无向图中“桥”的数量(N <= 10^5, m <= 2*10^5, Q<=1000)

先利用tarjan算法求出无向图中全部的边双连通份量,并对全部的边双连通份量执行缩点操做。

这样就造成了一颗树,这个树上的边就是最初“桥”的个数

思考加入新的边(x, y)

对于x和y两个点

1.若两个点在同一个e-BCC中,则在x和y之间连边不会影响最终桥的数量

2.若x,y属于不一样的e-BCC,则在缩点以后获得的树上,x所在的边双和y所在的边双之间的路径都不在是桥,由于将x,y连边后,他们都处在一个环中。

咱们能够求出P = LCA(c_id[x], c_id[y]),即:x所在的边双与y所在的边双的最近公共祖先,同时把路径上的全部边都标记为“不是桥”。

由于数据不算大,因此咱们就能够AC了

 1 #include<iostream>
 2 #include<cstdio>
 3 #include<cstring>
 4 #include<algorithm>
 5 #include<vector>
 6 #include<queue>
 7 #include<cstdlib>
 8 #include<ctime>
 9 #include<iomanip>
 10 #include<cmath>
 11 using namespace std;  12 const int maxm = 500010, maxn = 100010;  13 struct shiki {  14     int y, net;  15 }e[maxm];  16 int low[maxn], dfn[maxn], num = 0, deep[maxn];  17 int len, n, m, lin[maxn];  18 int flag, bridge[maxn], father[maxn];  19 
 20 inline void init() {  21     len = 0, num = 0, flag = 0;  22     memset(dfn, 0, sizeof(dfn));  23     memset(deep, 0, sizeof(deep));  24     memset(bridge, 0, sizeof(bridge));  25     memset(lin, 0, sizeof(lin));  26     memset(low, 0, sizeof(low));  27     memset(father, 0, sizeof(father));  28     for(int i = 1; i <= n; i++) father[i] = i;  29 }  30 
 31 inline void insert(int xx, int yy) {  32     e[++len].y = yy;  33     e[len].net = lin[xx];  34     lin[xx] = len;  35 }  36 
 37 void tarjan(int x) {  38     dfn[x] = low[x] = ++num;  39     deep[x] = deep[father[x]] + 1;  40     for(int i = lin[x]; i; i = e[i].net) {  41         int to = e[i].y;  42         if(!dfn[to]) {  43             father[to] = x;  44  tarjan(to);  45             low[x] = min(low[x], low[to]);  46             if(low[to] > dfn[x]) {  47                 flag++;  48                 bridge[to] = 1;  49  }  50  }  51         else if(to != father[x]) low[x] = min(low[x], dfn[to]);  52  }  53  
 54 }  55 
 56 void LCA(int u, int v) {  57     while(deep[u] > deep[v]) {  58         if(bridge[u])  flag--, bridge[u] = 0;  59         u = father[u];  60  }  61     while(deep[v] > deep[u]) {  62         if(bridge[v]) flag--, bridge[v] = 0;  63         v = father[v];  64  }  65     while(u != v) {  66         if(bridge[u]) flag--, bridge[u] = 0;  67         if(bridge[v]) flag--, bridge[v] = 0;  68         u = father[u];  69         v = father[v];  70  }  71 }  72 void ask()  73 {  74     int q, u, v;  75     scanf("%d", &q);  76     for(int i = 1; i <= q; ++i) {  77         scanf("%d%d", &u, &v);  78  LCA(u, v);  79         printf("%d\n", flag);  80  }  81     printf("\n");  82 }  83 int main()  84 {  85     int cas = 0;  86     while(scanf("%d%d", &n, &m) != EOF) {  87         if(n == 0 && m == 0) break;  88         printf("Case %d:\n", ++cas);  89  init();  90         int x, y;  91         while(m--) {  92             scanf("%d%d", &x, &y);  93  insert(x, y);  94  insert(y, x);  95  }  96         tarjan(1);  97  ask();  98  }  99     return 0; 100 }
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