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LeetCode 5192. 查找集群内的「关键连接」

2019-09-15 19:39:14  阅读:456  来源: 互联网

标签:node index nei LeetCode 查找 low lowlink 5192 节点


1. 问题

力扣数据中心有 n 台服务器,分别按从 0 到 n-1 的方式进行了编号。

它们之间以「服务器到服务器」点对点的形式相互连接组成了一个内部集群,其中连接 connections 是无向的。

从形式上讲,connections[i] = [a, b] 表示服务器 ab 之间形成连接。任何服务器都可以直接或者间接地通过网络到达任何其他服务器。

「关键连接」是在该集群中的重要连接,也就是说,假如我们将它移除,便会导致某些服务器无法访问其他服务器。

请你以任意顺序返回该集群内的所有 「关键连接」。

示例 1:
在这里插入图片描述

输入:n = 4, connections = [[0,1],[1,2],[2,0],[1,3]]
输出:[[1,3]]
解释:[[3,1]] 也是正确的。

原题链接

2. Tarjan算法

Tarjan 算法是在一个图中查找强连通分量的算法。强连通分量是指,每个顶点皆可由该图上的边抵达其他的每一个点的有向图。

算法的基本思想:
任选一个节点开始进行深度优先搜索(若深度优先搜索结束后仍有未访问的节点,则从中任选一点再次进行)。搜索过程中已访问的节点不再访问。

强连通分量的根:
指深度优先搜索是强连通分量重首个被访问的节点。
为找到根节点,我们给每个节点 v 一个深度优先搜索标号 v.index ,表示第几个被访问的节点。此外,每个节点有一个值 v.lowlink,表示从 v 出发经边可到达的所有节点中最小的 index。 v.lowlink 总是不大于 v.index,且从 v 出发经有向边不能到达其他节点,v 是强连通分量的根当且仅当 v.lowlink = v.index.

伪代码:

algorithm tarjan is
   input: 图 G = (V, E)
   output: 以所在的强连通分量划分的顶点集合
 
   index := 0
   S := empty // 初始化栈S为空栈
   for each v in V do
     if (v.index is undefined)
       strongconnect(v)
     end if
 
   function strongconnect(v)
     // 将未使用的最小index值作作为节点v的index
     v.index := index
     v.lowlink := index
     index := index + 1
     S.push(v)
 
     // 考虑节点v的后继节点
     for each (v, w) in E do
       if (w.index is undefined) then
         // 后继节点w未访问,递归调用
         strongconnect(w)
         v.lowlink := min(v.lowlink, w.lowlink)
       else if (w is in S) then
         // w已在栈S中,则其也在当前的强连通分量中
         v.lowlink := min(v.lowlink, w.index)
       end if
 
     // 若v是根则出栈,并得到一个强连通分量
     if (v.lowlink = v.index) then
       start a new strongly connected component
       repeat
         w := S.pop()
         add w to current strongly connected component
       until (w = v)
       output the current strongly connected component
     end if
   end function

3. 本题解法

关键连接其实就是,除了强连通分量的其他边;也就是不形成闭环的边。

使用 time 表示该节点的索引; low 表示能到达的最小索引。

class Solution(object):
    def criticalConnections(self, n, connections):
        
        graph = [[] for _ in range(n)]
        for u, v in connections:
            graph[u].append(v)
            graph[v].append(u)
        
        seen = [False] * n
        time = [-1] * n
        low = [-1] * n
        t = [0]
        
        self.ans = []
        def dfs(node, parent = None):
            seen[node] = True
            time[node] = low[node] = t[0]
            t[0] += 1
            
            for nei in graph[node]:
                if nei == parent: continue
                if seen[nei]:
                    low[node] = min(low[node], time[nei])
                else:
                    dfs(nei, node)
                    low[node] = min(low[nei], low[node])
                    if low[nei] > time[node]:
                        self.ans.append([node, nei])
        
        for node, s in enumerate(seen):
            if not s:
                dfs(node)
        return self.ans

参考:

  1. ACwing LeetCode 1192. Critical Connections in a Network
  2. wikipedia Tarjan算法

标签:node,index,nei,LeetCode,查找,low,lowlink,5192,节点
来源: https://blog.csdn.net/rosefun96/article/details/100861403

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