无/有向图判环

无向图寻找环的方法:
(一) DFS
DFS搜索图,图中的边只可能是树边或反向边,一旦发现反向边,则表明存在环。该算法的复杂度为O(V)。

#include <cstdio>
#include<cstring>
#include<vector>
using namespace std;
const int MAXN=100010;
vector<int> graph[MAXN];
int vis[MAXN];
bool dfs(int u,int fa)
{
    int n=graph[u].size();
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        int v=graph[u][i];
        if(v==fa) continue;
        if(vis[v]==0)
        {
            vis[v]=1;
            if(dfs(v,u)) return true;
        }
        else return true;
    }
    return false;
}
int main()
{
    int n,m,a,b;
    while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF)
    {
        memset(graph,0,sizeof(graph));
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            scanf("%d%d",&a,&b);
            graph[a].push_back(b);
            graph[b].push_back(a);
        }
        memset(vis,0,sizeof(vis));
        int flag=0;
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            if(vis[i]==0)
            {
                vis[i]=1;
                if(dfs(i,-1))
                {
                    flag=1;
                    break;
                }
            }
        }
        if(flag) printf("has circle\n");
        else printf("no cycle\n");
    }
}

( 二 ) 并查集
每遇到一条边,判断这边的两个端点是否在同一个集合里?

在的话,表示有环:因为两个点在一个集合里就表示这两个点已经有一条路径了,现在再加一条路径,必然构成环。
不在的话,表示不构成环,我们应该合并这两个集合:因为加上这条边,两个集合就被连起来了,合并成了一个集合

#include <cstdio>
using namespace std;
const int MAXN=100010;
int father[MAXN];
int grade[MAXN];
int cnt;
int parent(int u)
{
    while(u!=father[u])
    {
        father[u]=father[father[u]];
        u=father[u];
    }
    return u;
}
bool connect(int u,int v)
{
    int fu=parent(u);
    int fv=parent(v);
    if(fu==fv) return false;
    if(grade[fu]>grade[fv])
    {
        father[fv]=fu;
        grade[fu]+=grade[fv];
    }
    else
    {
        father[fu]=fv;
        grade[fv]+=grade[fu];
    }
    cnt--;
    return true;
}
int main()
{
    int n,m,a,b;
    while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF)
    {
        for(int i=1;i<=n;i++) father[i]=i;
        for(int i=1;i<=n;i++) grade[i]=1;
        cnt=n;
        bool flag=false;
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            scanf("%d%d",&a,&b);
            if(!connect(a,b)) flag=true;
        }
        if(flag) printf("has circle\n");
        else printf("no cycle\n");
    }
}

有向图寻找环的方法
( 一 ) DFS
如果目前访问的节点还在栈中,说明有向图存在环
vis[0]代表没访问的节点,vis[1]代表访问过的不在栈中的节点,vis[2]代表在栈中的节点

#include <cstdio>
#include<cstring>
#include<vector>
using namespace std;
const int MAXN=100010;
vector<int> graph[MAXN];
int vis[MAXN];
bool dfs(int u)
{
    if(vis[u]==2) return true;
    vis[u]=2;
    int n=graph[u].size();
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        int v=graph[u][i];
        if(vis[v]==0)
        {
            if(dfs(v)) return true;
        }
        else if(vis[v]==2) return true;
    }
    vis[u]=1;
    return false;
}
int main()
{
    int n,m,a,b;
    while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF)
    {
        memset(graph,0,sizeof(graph));
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            scanf("%d%d",&a,&b);
            graph[a].push_back(b);
        }
        memset(vis,0,sizeof(vis));
        int flag=0;
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            if(vis[i]==0)
            {
                if(dfs(i))
                {
                    flag=1;
                    break;
                }
            }
        }
        if(flag) printf("has circle\n");
        else printf("no cycle\n");
    }
}

( 二 ) 拓扑排序:

拓扑排序的步骤:

  • 1.从 图中选择一个 没有前驱(即入度为0)的顶点并输出。
  • 2.从图中删除该顶点和所有以它为起点的有向边。

重复 1 和 2 直到当前的图为空或当前图中不存在无前驱的顶点为止。后一种情况说明有向图中必然存在环。
拓扑排序可以完成的条件是图最后是空的

#include <cstdio>
#include<cstring>
#include<vector>
using namespace std;
const int MAXN=100010;
vector<int> graph[MAXN];
int in[MAXN];
bool topoSort(int n)
{
    vector<int> zero;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        if(in[i]==0) zero.push_back(i);
    }
    int sum=0;
    while(!zero.empty())
    {
        int curr=zero.back();
        zero.pop_back();
        sum++;
        int len=graph[curr].size();
        for(int i=0;i<len;i++)
        {
            int v=graph[curr][i];
            in[v]--;
            if(in[v]==0) zero.push_back(v);
        }
    }
    return sum!=n;//有环
}
int main()
{
    int n,m,a,b;
    while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF)
    {
        memset(graph,0,sizeof(graph));
        memset(in,0,sizeof(in));
        for(int i=1;i<=m;i++)
        {
            scanf("%d%d",&a,&b);
            graph[a].push_back(b);
            in[b]++;
        }
        if(topoSort(n)) printf("has circle\n");
        else printf("no cycle\n");
    }
}

附录:
有向图是否存在负环的方法:
Bellman_Ford
SPFA
Floyd_Warshall

    原文作者:Bellman-Ford
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/561e3550b13d
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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