本文主要是介绍无向连通图的割点、桥，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
无向连通图的割点、桥
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预备知识：
割点集合
在一个无向连通图中，如果有一个顶点集合，删除这个顶点集合，以及这个集合中所有顶点相关联的边以后，原图变成多个连通块，就称这个点集为割点集合。
割边集合
在一个无向连通图中，如果有一个边集合，删除这个边集合以后，原图变成多个连通块，就称这个点集为割边集合。
连通度
点连通度
一个图的点连通度的定义为，最小割点集合中的顶点数。
边连通度
一个图的边连通度的定义为，最小割边集合中的边数。
双连通图
如果一个无向连通图的点/边连通度大于1，则称该图是点/边双连通的(biconnected)，简称双连通或重连通。
求割点与桥
概念：
一个图有割点，当且仅当这个图的点连通度为1，则割点集合的唯一元素被称为割点(cut point)，又叫关节点(articulation point)。
一个图有桥，当且仅当这个图的边连通度为1，则割边集合的唯一元素被称为桥(bridge)，又叫关节边(articulation edge)。（也有人称为割边….）
求法：
使用dfs（深搜）来求割点和桥。先明确一下几点：
1、 图的dfs相当于是对相应的dfs树的遍历。
2、 无向图的dfs树，无论以哪个点为根都可以遍历完所有的点。
3、 无向图的dfs树，没有横叉边（连接两个子树的边）。
（以下结合BYVoid牛神文）
定义dfn[u]为u在dfs搜索树（以下简称为树）中被遍历到的次序号。
定义low[u]为u或u的子树中能通过非父子边追溯到的最早的节点，即dfn[]最小的节点。则有：
low[u]=Min
{
dfn[u],
dfn[v] ,// (u,v)为后向边(返祖边) , 等价于 dfn[v]<dfn[u]且v不为u的父亲节点
low[v], //(u,v)为树枝边(父子边)
}
所以决定low[u]的关键在于 ，子孙有没有返祖边，返祖边到达的高度是否比dfn[u]小。
//-----------------------------------------------------------------------
①割点u，当且仅当满足(1)或(2)
(1) u为树根，且u有多于一个子树。
(2) u不为树根，且满足存在(u,v)为树枝边(或称父子边，即u为v在搜索树中的父亲)，使得dfn[u]<=low[v]。
②桥无向边(u,v)，当且仅当(u,v)为树枝边，且满足dfn[u]<low[v]。
注：1、为方便程序编写，我们都采用low[v]来判断u。（理论上low[u]也可以判断割点）
例图：
Dfs树：
伪代码：
Init()
Dfn[~]= invis[~] = 0;
RootChild= 0;
Dfs(u,father)
Dfn[u]= low[u] = ++index;
Invis[u]= true;
Each (u, v)
Ifdfn[v]=0 //(u,v)父子边
Dfs(v,u)
Ifu=Root
RootChild++;
Elseif dfn[u]<=low[v]
u is cut
Ifdfn[u]<low[v]
(u, v) is brige
Low[u] = min(low[u], low[v]);
Elseif v!=father && invis[v]=true //(u,v)返祖边
Low[u]= min(low[u], dfn[v]);
Invis[u]= false;
Return;
示例代码：
//无向连通图bfs 求 割点、桥
//中间改了几次，写得较烂
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<iostream>
using namespace std;
#define FF(x1, x2) for(int i=x1; i<x2; i++)
#define MAXN 100
#define MAXM 100
int dfn[MAXN], low[MAXN]; //low
struct edge{int u, v; }a[MAXM];
int first[MAXN], next[MAXM];
int n, m;
int num;
int cut[MAXN], cn; //割点
edge brige[MAXM]; int bn;//桥
int invis[MAXN]; //正在访问
//也可以统统用颜色标记点，白、灰、黑!!!!!!
int root;
int dfs(int u, int father) //把 father入栈，避免走反父子边
{
invis[u] = 1;
int child=0;
dfn[u] = low[u] = ++num; //++num !!!!!!!!!!!!!!!!!!!①
for(int e=first[u]; e!=-1; e=next[e])
{
int v = a[e].v;
if(!dfn[v]) //父子边
{
dfs(v, u);
child++;
if(u!=root && dfn[u]<=low[v]) cut[cn++] = u; //cut //要求不是根结点 !!!!!!!!!③
if(dfn[u]<low[v]) brige[bn].u=u, brige[bn++].v=v; //brige
low[u] = low[u]<low[v]? low[u]: low[v];
}
else if(v != father && invis[v])//反向边 if(v != father) 由于是无向图！确保不要走反父子边
{
low[u] = low[u]<dfn[v]? low[u]: dfn[v];
}
}
invis[u] = 0;
return child;
}
void print()
{
cout<<"cut cn="<<cn<<endl;
FF(0, cn)
{
cout<<i<<"\t"<<cut[i]<<endl;
}
cout<<"brige bn="<<bn<<endl;
FF(0, bn)
{
cout<<i<<"\t"<<"["<<brige[i].u<<","<<brige[i].v<<"]"<<endl;
}
}
void addedge(int u, int v, int e){ next[e] = first[u]; a[e].u = u; a[e].v = v; first[u] = e; }
void read_graph() { memset(first, -1, sizeof(first)); cin>>n>>m; FF(0, m){ int u, v; cin>>u>>v; addedge(u, v, i); addedge(v, u, i+m); } }//无向边
int main()
{
cn = bn = 0;
num=0; //dfs 的访问 num，用来初始化 dfn
memset(dfn, 0, sizeof(dfn));
memset(invis, 0, sizeof(invis));
read_graph();
/*
// FF(0, n)
FF(1, n+1) // 1-index
{
if(!dfn[i]) //未访问
{
if(dfs(i, i)>1) cut[cn++]=i; // u为树根，且u有多于一个子树。
}
}
*/
// 无向连通图 bfs 指定任意根一点，必定遍历完。 !!!!!!!!与有向图不一样④
root=1;
if(dfs(1, 1)>1) cut[cn++]=1; // u为树根，且u有多于一个子树。
print();
}
/* Demo~
input
6 6
1 2
2 4
4 1
2 3
3 5
5 6
output
cut cn=3
0 5
1 3
2 2
brige bn=3
0 [5,6]
1 [3,5]
2 [2,3]
*/
双连通分支
【待续….】
这篇关于无向连通图的割点、桥的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
