算法导论22.5-7 给出一个算法确定一个有向图是否为半连通

来源:互联网 发布:windows娘 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 01:15

半连通的定义,有向图G(V,E),任意两个不同的点u、v,u有一条路径可达v或者v有一条路径可达u,从定义中可以看出,强连通图一定是半连通的。


引理:有向无环图G(V,E),G是半连通的当且仅当有一条路径,这条路径上有图G中所有点。

证明:充分性很显然,如果有这样一条路径,则任意两个点之间都有一条路径。

必要性,有向无环图,可以对其进行拓扑排序得到一个拓扑序列,拓扑序列中任意两个相邻的结点u,v,由半连通的定义可知,要么v~u,要么u~v,以下为图G的拓扑序列。

.....u,v................

(1) v~u,即有一条v到u的路径,而根据拓扑排序的属性,任意一条边只能从左边到右边,故从v无论如何都不能到达u

(2)u~v,即有一条从u到v的路径,如果没有边(u,v),u只能指向v之后的结点,根据拓扑排序的属性,任意一条边只能从左边到右边,故u不到达到v与半连通矛盾,故一定存在边(u,v)。

与是拓扑序列的任意两个相邻结点之间均有边,则这个拓扑序列就是这样的一条路径,其中包含图G的所有结点。

 

对于任意图G,只需要将其转化为有向无环图(DAG),即通过强连通分支算法获取图G的连通分支图GSCC,分支图GSCC一定是有向无环图,故可以使用引理来确定是否为半连通。使用kosaraju 算法,因为此算法第二次DFS正好得到GSCC的拓扑序列,然后只要验证相邻的结点是否均有边即可。

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