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《經典圖論算法》Kosaraju算法

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前面我們講過問題,主要是針對無向圖的,而對于有向圖我們一般求的是強連通分量,常見的三種解決方式分別是Kosaraju算法,Tarjan算法,和Gabow算法。這里我們先介紹使用Kosaraju算法求有向圖的強連通分量問題。

先說一下什么叫強連通分量,在有向圖 G 中,如果兩個頂點 u,v ,有一條從 u 到 v 的有向路徑,同時還有一條從 v 到 u 的有向路徑,則稱這兩個頂點強連通(strongly connected)。

如果有向圖 G 的任意兩個頂點都強連通,稱 G 是一個強連通圖。有向圖的極大強連通子圖,稱為強連通分量(strongly connected component,SCC)。

如下圖所示,相同顏色的屬于同一個強連通分量,因為在相同顏色中任意一個頂點都有到其他頂點(相同顏色)的路徑。可以看到頂點 7 和頂點 6 不在同一個強連通分量,雖然頂點 7 有到頂點 6 的路徑,但頂點 6 沒有到頂點 7 的路徑。


如果我們把圖中所有的強連通分量縮成一個點,就可以得到一張有向無環圖(Directed acyclic graph,DAG),如下所示:


這個圖一定是無環的,如果是有環的,假如藍色和紅色可以構成環,那么藍色和紅色是相互可達的,而同一顏色中的任意兩點也都是兩兩可達的,所以藍色和紅色應該屬于同一個強連通分量,這與事實不符。

所以我們可以得出當有向圖的所有強連通分量都縮成一個點的時候,構成的圖就是有向無環圖。這里我們該怎么求有向圖的強連通分量呢?如下圖所示:

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