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Competitive Programming Academy · 课时

桥与割点

找出会导致图断开的边和节点

桥与割点 是 CoddyKit 上的免费 Competitive Programming Academy 课时。 这是第 4 节课,共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 Competitive Programming Academy 学习路径的一部分,你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Competitive Programming Academy 课程共包含 4 节课。

图中的脆弱部分

无向图中的某些部分非常关键:移除它们后,图就会分裂。找到这些部分可以揭示薄弱连接。

什么是桥

桥是一条边,移除它会使连通分量的数量增加。它是两个区域之间的唯一通路。

什么是割点

割点是一个节点,移除它会使图变得不连通。网络最担心的就是这种单点故障。

再次使用 DFS 树

两种算法都基于一次 DFS,同时跟踪发现时间和 low 值,原理与 Tarjan算法相似,但应用于无向图。

disc = [-1] * n
low = [-1] * n

Low 表示最早可达位置

节点的low是从其 DFS 子树可到达的最早发现编号,也可能是通过一条反向边向上到达的。

进入时初始化

当 DFS 进入一个节点时,将它的disc 和 low设为当前计时器的值,然后继续探索它的邻居。

disc[u] = low[u] = timer
timer += 1

桥的判定条件

递归进入子节点 v 后,如果low[v] > disc[u],就说明没有反向边越过 u,因此边 u-v 是一座桥。

if low[v] > disc[u]:
    bridges.append((u, v))

割点的判定条件

当非根节点 u 的某个子节点 v 满足low[v] >= disc[u]时,u 就是割点:v 的子树无法绕过 u。

if parent[u] != -1 and low[v] >= disc[u]:
    art.add(u)

根节点的特殊情况

DFS根节点只有在 DFS 树中拥有两个或更多子节点时才是割点,因此请对这些子节点进行计数。

if parent[u] == -1 and children > 1:
    art.add(u)

跳过父节点边

通过反向边更新 low 时,不要沿着指向父节点的边返回,否则会错误判断桥。

if v != parent[u]:
    low[u] = min(low[u], disc[v])

一遍遍历得到两个结果

一次 DFS 就能在O(V + E)时间内同时找到所有桥和割点。不需要额外遍历。

快速检查

从 u 递归进入子节点 v 后,您发现 low[v] > disc[u]。找到了什么?

回顾:关键边与节点

一次包含 disc 和 low 的 DFS 就能找到全部结果:low[v] > disc[u]表示一座桥,而 low[v] >= disc[u] 表示一个割点。🌉

常见问题解答

「桥与割点」课时是免费的吗?

是的 — 「桥与割点」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习(内置代码编辑器和全天候 AI 导师)并解锁 Competitive Programming Academy 课程的其余内容,请升级到 CoddyKit PRO。 Competitive Programming Academy 课程共包含 4 节课。

「桥与割点」这节课中我会学到什么?

找出会导致图断开的边和节点 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Competitive Programming Academy,全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 Competitive Programming Academy 需要有经验吗?

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Competitive Programming Academy 课程适合初学者到高级学习者,你可以从这里开始或从头开始,按照自己的节奏学习。 这是第 4 节课,共 4 节。

「桥与割点」课时需要多长时间?

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动,所以你能稳步进步,并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 Competitive Programming Academy 课中编写并运行代码吗?

能。每节 Competitive Programming Academy 课都包含内置代码编辑器,你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码,并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. 使用 Kahn 算法进行拓扑排序
  2. 检测有向图中的循环
  3. 强连通分量
  4. 桥与割点
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