二重頂点連結成分分解木

二重頂点連結成分分解木のライブラリです。誰も使わないと思います。

これの続きです。

任意の無向グラフから二重頂点連結成分と関節点を頂点とする木を構築できます。それをやってくれるライブラリです。

//e2i[edge] -> index of the edge
//tree index : [0, 1, ..., bc.size() - 1] -> component
//tree index : [bc.size(), bc.size() + 1, ..., bc.size() + art.size() - 1] -> articulation
//cmp[index of edge] -> index of the node of the contructed tree
//cmp_node[index of node] -> -1 if it's not articulation, otherwise index of the node of the constructed tree
struct BiconnectedComponentTree {
        vector<int> ord, low, art, cmp, cmp_node;
        vector<bool> used;
        vector<vector<int>> g, tree;
        vector<vector<pair<int, int>>> bc;
        vector<pair<int, int>> tmp;
        map<pair<int, int>, int> e2i;
        int n, m, k = 0;
        BiconnectedComponentTree(const vector<vector<int>> &g, const map<pair<int, int>, int> &e2i) : g(g), e2i(e2i) {
                n = g.size();
                m = e2i.size();
                cmp_node.resize(n, -1);
                cmp.resize(m, -1);
                ord.resize(n, -1);
                low.resize(n, -1);
                used.resize(n, false);
        }
        void dfs(int u, int prev) {
                used[u] = true;
                ord[u] = k ++;
                low[u] = ord[u];
                bool is_art = false;
                int cnt = 0;
                for (auto v : g[u]) if (v != prev) {
                        if (ord[v] < ord[u]) { 
                                tmp.emplace_back(min(u, v), max(u, v));
                        }
                        if (!used[v]) {
                                cnt ++;
                                dfs(v, u);
                                low[u] = min(low[u], low[v]);
                                if (prev != -1 && low[v] >= ord[u]) {
                                        is_art = true;
                                }
                                if (low[v] >= ord[u]) {
                                        bc.push_back({});
                                        while (true) {
                                                pair<int, int> e = tmp.back();
                                                bc.back().emplace_back(e);
                                                tmp.pop_back();
                                                if (min(u, v) == e.first && max(u, v) == e.second) {
                                                        break;
                                                }
                                        }
                                }
                        } else {
                                low[u] = min(low[u], ord[v]);
                        }
                }
                if (prev == -1 && cnt > 1) is_art = true;
                if (is_art) art.push_back(u);
        }
        void build() {
                dfs(0, -1);
                for (int i = 0; i < (int) bc.size(); i ++) {
                        for (auto e : bc[i]) {
                                cmp[e2i[make_pair(min(e.first, e.second), max(e.first, e.second))]] = i;
                        }
                }
                tree.resize(bc.size() + art.size());
                for (int i = 0; i < (int) art.size(); i ++) {
                        int j = i + (int) bc.size();
                        cmp_node[art[i]] = j;
                        int u = art[i];
                        set<int> tmp;
                        for (auto v : g[u]) {
                                int t = cmp[e2i[make_pair(min(u, v), max(u, v))]];
                                if (tmp.count(t) == 0) {
                                        tmp.insert(t);
                                }
                        }
                        for (auto v : tmp) {
                                tree[j].push_back(v);
                                tree[v].push_back(j);
                        }
                }
        }
};

使い方は、グラフの隣接リストgと、辺の頂点ペア->辺番号の $map$ であるe2iを以下のように渡すだけです。

BiconnectedComponentTree bct(g, e2i);
bct.build();

もとのグラフの辺の $index$ をiとすると、構築された木の対応する頂点番号はcmp[i]です。

また、もとのグラフの頂点の $index$ を iとすると、それが関節点でなければcmp_node[i] = -1であり、関節点である場合は木の対応する頂点番号がcmp_node[i]になります。