強連結成分分解(Strongly Connected Components)

概要

有向グラフ\(G = (V, E)\)における強連結の関係にある複数の頂点をひとまとまりにして分解する。

計算量

\(O(|V| + |E|)\)

実装

# 強連結成分分解(SCC): グラフGに対するSCCを行う
# 入力: <N>: 頂点サイズ, <G>: 順方向の有向グラフ, <RG>: 逆方向の有向グラフ
# 出力: (<ラベル数>, <各頂点のラベル番号>)
def scc(N, G, RG):
    order = []
    used = [0]*N
    group = [None]*N
    def dfs(s):
        used[s] = 1
        for t in G[s]:
            if not used[t]:
                dfs(t)
        order.append(s)
    def rdfs(s, col):
        group[s] = col
        used[s] = 1
        for t in RG[s]:
            if not used[t]:
                rdfs(t, col)
    for i in range(N):
        if not used[i]:
            dfs(i)
    used = [0]*N
    label = 0
    for s in reversed(order):
        if not used[s]:
            rdfs(s, label)
            label += 1
    return label, group

# 縮約後のグラフを構築
def construct(N, G, label, group):
    G0 = [set() for i in range(label)]
    GP = [[] for i in range(label)]
    for v in range(N):
        lbs = group[v]
        for w in G[v]:
            lbt = group[w]
            if lbs == lbt:
                continue
            G0[lbs].add(lbt)
        GP[lbs].append(v)
    return G0, GP

Verified

  • AtCoder: "AtCoder Regular Contest 030 - C問題: 有向グラフ" source (Python3, 73ms)