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如何在无向图中找到桥梁?

algorithm

给定无向图,如何找到所有桥梁?我只发现了Tarjan的算法,它看起来相当复杂。

似乎应该有多个线性时间解决方案,但我什么也找不到。


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2020-07-28

共1个答案

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Tarjan算法是在无线性图中以线性时间运行的第一个桥梁查找算法。但是,存在一种更简单的算法,您可以在此处查看其实现。

    private int bridges;      // number of bridges
    private int cnt;          // counter
    private int[] pre;        // pre[v] = order in which dfs examines v
    private int[] low;        // low[v] = lowest preorder of any vertex connected to v

    public Bridge(Graph G) {
        low = new int[G.V()];
        pre = new int[G.V()];
        for (int v = 0; v < G.V(); v++) low[v] = -1;
        for (int v = 0; v < G.V(); v++) pre[v] = -1;

        for (int v = 0; v < G.V(); v++)
            if (pre[v] == -1)
                dfs(G, v, v);
    }

    public int components() { return bridges + 1; }

    private void dfs(Graph G, int u, int v) {
        pre[v] = cnt++;
        low[v] = pre[v];
        for (int w : G.adj(v)) {
            if (pre[w] == -1) {
                dfs(G, v, w);
                low[v] = Math.min(low[v], low[w]);
                if (low[w] == pre[w]) {
                    StdOut.println(v + "-" + w + " is a bridge");
                    bridges++;
                }
            }

            // update low number - ignore reverse of edge leading to v
            else if (w != u)
                low[v] = Math.min(low[v], pre[w]);
        }
    }

该算法通过维持2个数组的前和下进行工作。pre保留节点的遍历遍历编号。因此pre [0] = 2表示在第3个dfs调用中发现了顶点0。low[u]保持可​​从u到达的所有顶点中的最小序数。

每当边缘u–v时,该算法都会检测到一个桥,其中u在预序编号low [v] == pre[v]中排名第一。这是因为,如果我们删除u–v之间的边,v将无法到达u之前的任何顶点。因此,删除边缘会将图分成2个单独的图。

2020-07-28