雙連通分量演算法

A. 數據結構——圖graph（基礎概念）

【各種東拼西湊來的】

圖(Graph)是由頂點和連接頂點的邊構成的離散結構。在計算機科學中，圖是最靈活的數據結構之一，很多問題都可以使用圖模型進行建模求解。例如：生態環境中不同物種的相互競爭、人與人之間的社交與關系網路、化學上用圖區分結構不同但分子式相同的同分異構體、分析計算機網路的拓撲結構確定兩台計算機是否可以通信、找到兩個城市之間的最短路徑等等。

圖的結構很簡單，就是由頂點$V$集和邊$E$集構成，因此圖可以表示成$G=(V, E)$。

注意： 頂點有時也稱為節點或者交點，邊有時也稱為鏈接。

無向圖

我們可以說這張圖中，有點集$V=\{1, 2, 3, 4, 5, 6\}$，邊集$E=\{(1, 2), (1, 5), (2, 3), (2, 5), (3, 4), (4, 5), (4, 6)\}$。在無向圖中，邊$(u, v)$和邊$(v, u)$是一樣的，因此只要記錄一個就行了。簡而言之，對稱。

有向圖

也很好理解，就是加上了方向性，頂點$(u, v)$之間的關系和頂點$(v,u)$之間的關系不同，後者或許不存在。例如，地圖應用中必須存儲單行道的信息，避免給出錯誤的方向。

加權圖 ：

權：與圖的邊或弧相關的數叫做權。

與加權圖對應的就是無權圖，或叫等權圖。如果一張圖不含權重信息，我們就認為邊與邊之間沒有差別。不過，具體建模的時候，很多時候都需要有權重，比如對中國重要城市間道路聯系的建模，總不能認為從北京去上海和從北京去廣州一樣遠(等權)。

還有很多細化的概念，比如：無向圖中，任意兩個頂點間都有邊，稱為 無向完全圖 ；加權圖起一個新名字，叫 網(network) ……然而，如無必要，毋增實體。

鄰接(adjacency) ：鄰接是 兩個頂點之間 的一種關系。如果圖包含$(u,v)$，則稱頂點$v$與頂點$u$鄰接。當然，在無向圖中，這也意味著頂點$u$與頂點$v$鄰接。

關聯(incidence) ：關聯是 邊和頂點之間 的關系。在有向圖中，邊$(u,v)$從頂點$u$開始關聯到$v$，或者相反，從$v$關聯到$u$。注意，有向圖中，邊不一定是對稱的，有去無回是完全有可能的。細化這個概念，就有了頂點的 入度(in-degree) 和 出度(out-degree) 。無向圖中，頂點的度就是與頂點相關聯的邊的數目，沒有入度和出度。在有向圖中，我們以圖1-2為例，頂點10有2個入度，$3\rightarrow10$，$11\rightarrow10$，但是沒有從10指向其它頂點的邊，因此頂點10的出度為0。

路徑(path) ：依次遍歷頂點序列之間的邊所形成的軌跡。注意，依次就意味著有序，先1後2和先2後1不一樣。

簡單路徑 : 沒有重復頂點的路徑稱為簡單路徑。說白了，這一趟路里沒有出現繞了一圈回到同一點的情況，也就是沒有 環 。

環/迴路 ：包含相同的頂點兩次或者兩次以上。圖1-3中的頂點序列$<1,2,4,3,1>$，1出現了兩次，當然還有其它的環，比如$<1,4,3,1>$。

簡單迴路/簡單環： 除了第一個頂點和最後一個頂點之外，其餘頂點不重復出現的迴路

無環圖 ：沒有環的圖，其中， 有向無環圖 有特殊的名稱，叫做 DAG(Directed Acyline Graph) （最好記住，DAG具有一些很好性質，比如很多動態規劃的問題都可以轉化成DAG中的最長路徑、最短路徑或者路徑計數的問題）。

兩個連通分支：

連通的 ：無向圖中每一對不同的頂點之間都有路徑。如果這個條件在有向圖里也成立，那麼就是 強連通 的。

連通分量 ：無向圖中的極大連通子圖。

兩點強連通：在有向圖G中，如果兩點互相可達

強連通圖： 如果有向圖G的每兩個頂點都強連通（任意兩點互相可達），稱G是一個 強連通圖 。

強連通分量： 非強連通有向圖的極大強連通子圖，稱為強連通 分量 (strongly connected components)。

關節點(割點) ：某些特定的頂點對於保持圖或連通分支的連通性有特殊的重要意義。如果 移除某個頂點 將使圖或者分支 失去連通性 ，則稱該頂點為 關節點 。（在某圖中，若刪除頂點V以及V相關的邊後，圖的一個連通分量分割為兩個或兩個以上的連通分量，則稱頂點V為該圖的一個關節點）。

橋(割邊) ：和關節點類似，刪除一條邊，就產生比原圖更多的連通分支的子圖，這條邊就稱為 割邊 或者 橋 。

雙連通圖 ：在無向連通圖中，如果刪除該圖的任何一個結點都不能改變該圖的連通性，則該圖為雙連通的無向圖。個人理解就是一個雙連通圖沒有割點，沒有橋的圖。

1.2 一些有趣的圖概念

這一部分屬於圖論的內容，基礎圖演算法不會用到，但是我覺得挺有意思的，小記如下。【這部分我沒看，照搬過來了】

同構 4 ：圖看起來結構不一樣，但它是一樣的。假定有$G_1$和$G_2$，那麼你只要確認對於$G_1$中的所有的兩個 相鄰點 $a$和$b$，可以通過某種方式$f$映射到$G_2$，映射後的兩個點$f(a)$、$f(b)$也是相鄰的。換句話說，當兩個簡單圖同構時，兩個圖的頂點之間保持相鄰關系的一一對應。

圖1-7就展示了圖的同構，這里頂點個數很少判斷圖的同構很簡單。我們可以把v1看成u1，自然我們會把u3看出v3。用數學的語言就是$f(u_1)=v_1$，$f(u_3)=v_3$。u1的另外一個連接是到u2，v1的另外一個連接是到v4，不難從相鄰頂點的關系驗證$f(u_2)=v_4$，$f(u_4)=v_2$。

歐拉迴路(Euler Circuit) ：小學數學課本上的哥尼斯堡七橋問題，能不能從鎮里的某個位置出發 不重復的經過所有橋(邊)並且返回出發點 。這也就小學的一筆畫問題，歐拉大神解決里這個問題，開創了圖論。結論很簡單：至少2個頂點的連通多重圖存在歐拉迴路的充要條件是 每個頂點的度都是偶數 。證明也很容易，大家有興趣可以閱讀相關資料。結論也很好理解，從某個起點出發，最後要回起點，中間無論路過多少次起點，都會再次離開，進、出的數目必然相等，故一定是偶數。

哈密頓迴路(Hamilton Circuit) ：哈密頓迴路條件就比歐拉迴路嚴格一點， 不能重復經過點 。你可能會感到意外，對於歐拉迴路，我們可以輕而易舉地回答，但是 我們卻很難解決哈密頓迴路問題，實際上它是一個NP完全問題 。這個術語源自1857年愛爾蘭數學家威廉·羅萬·哈密頓爵士發明的智力題。哈密頓的智力題用到了木質十二面體（如圖1-8(a)所示，十二面體有12個正五邊形表面）、十二面體每個頂點上的釘子、以及細線。十二面體的20個頂點用世界上的不同城市標記。智力題要求從一個城市開始，沿十二面體的邊旅行，訪問其他19個城市，每個恰好一次，最終回到第一個城市。

因為作者不可能向每位讀者提供帶釘子和細線的木質十二面體，所以考慮了一個 等價的問題 ：對圖1-8(b)的圖是否具有恰好經過每個頂點一次的迴路？它就是對原題的解，因為這個平面圖 同構 於十二面體頂點和邊。

著名的 旅行商問題(TSP) 要求旅行商訪問一組城市所應當選取的最短路線。這個問題可以歸結為求完全圖的哈密頓迴路，使這個迴路的邊的權重和盡可能的小。同樣，因為這是個NP完全問題，最直截了當的方法就檢查所有可能的哈密頓迴路，然後選擇權重和最小的。當然這樣效率幾乎難以忍受，時間復雜度高達$O(n!)$。在實際應用中，我們使用的啟發式搜索等 近似演算法 ，可以完全求解城市數量上萬的實例，並且甚至能在誤差1%范圍內估計上百萬個城市的問題。

關於旅行商問題目前的研究進展，可以到 http://www.math.uwaterloo.ca/... 。

1.3 小結

以為可以一帶而過，結果寫了那麼多。也沒什麼好總結的了，當然這些也至是圖論概念的一小部分，還有一些圖可能我們以後也會見到，比如順著圖到網路流，就會涉及二分圖，不過都很好理解，畢竟有圖。

1、數組（鄰接矩陣）

2、鄰接表

3、十字鏈表

4、鄰接多種表

B. 具有7個定點的無向圖至少應有幾條邊才能確保是一個連通圖

至少有n條邊，正好可以組成一個環。

無向連通圖指的是圖中的每個頂點都有邊與其相連，且圖中沒有斷處，即對無向連通圖進行遍歷時，僅需要從圖中的一個頂點出發。

進行深度優先或廣度優先搜索，便可以訪問到圖中所有的頂點。無向連通圖構成的條件是：邊數=頂點數-1。

連通分量的提出是以"整個無向圖不是連通圖"為前提的，因為如果無向圖是連通圖，則其無法分解出多個最大連通子圖，因為圖中所有的頂點之間都是連通的。

(2)雙連通分量演算法擴展閱讀：

無向圖到連通圖的tarjan演算法：

如果兩個頂點可以相互通達，則稱兩個頂點強連通(strongly connected)。如果有向圖G的每兩個頂點都強連通，稱G是一個強連通圖。有向圖的極大強連通子圖，稱為強連通分量(strongly connected components)。

下圖中，子圖{1,2,3,4}為一個強連通分量，因為頂點1,2,3,4兩兩可達。{5},{6}也分別是兩個強連通分量。

Tarjan演算法是用來求有向圖的強連通分量的。求有向圖的強連通分量的Tarjan演算法是以其發明者Robert Tarjan命名的。Robert Tarjan還發明了求雙連通分量的Tarjan演算法。

Tarjan演算法是基於對圖深度優先搜索的演算法，每個強連通分量為搜索樹中的一棵子樹。搜索時，把當前搜索樹中未處理的節點加入一個堆棧，回溯時可以判斷棧頂到棧中的節點是否為一個強連通分量。

定義DFN(u)為節點u搜索的次序編號(時間戳)，Low(u)為u或u的子樹能夠追溯到的最早的棧中節點的次序號。

當DFN(u)=Low(u)時，以u為根的搜索子樹上所有節點是一個強連通分量。

C. ACM進階指南

大一上學期：
必學：
1.C語言基礎語法必須全部學會
a)推薦「語言入門」分類20道題以上
b)提前完成C語言課程設計
2.簡單數學題（推薦「數學」分類20道以上）
需要掌握以下基本演算法：
a)歐幾里德演算法求最大公約數
b)篩法求素數
c)康托展開
d)逆康托展開
e)同餘定理
f)次方求模
3.計算幾何初步
a)三角形面積
b)三點順序
4.學會簡單計算程序的時間復雜度與空間復雜度
5.二分查找法
6.簡單的排序演算法
a)冒泡排序法
b)插入排序法
7.貪心演算法經典題目
8.高等數學
以下為選修：
9.學會使用簡單的DOS命令（較重要）
a)color/dir//shutdown/mkdir(md)/rmdir(rd)/attrib/cd/
b)知道什麼是絕對路徑與相對路徑
c)學會使用C語言調用DOS命令
d)學會在命令提示符下調用你自己用C語言編寫的程序，並使用命令行參數給自己的程序傳參（比如自己製作一個file.exe實現與命令基本功能一致的功能）
e)學會編寫bat批處理文件
10.學會Windows系統的一些小知識，如設置隱藏文件，autoRun.inf的設置等。
11.學會編輯注冊表（包括使用注冊表編輯器regedit和使用DOS命令編輯注冊表）
12.學會使用組策略管理器管理(gpedit.msc)組策略。
大一下學期：
1.掌握C++部分語法，如引用類型，函數重載等，基本明白什麼是類。
2.學會BFS與DFS
a)迷宮求解（最少步數）
b)水池數目(NYOJ27)
c)圖像有用區域(NYOJ92)
d)樹的前序中序後序遍歷
3.動態規劃（15題以上），要學會使用循環的方法寫動態規劃，同時也要學會使用記憶化搜索的方法。
a)最大子串和
b)最長公共子序列
c)最長單調遞增子序列(O(n)與O(n log n)演算法都需要掌握)
d)01背包
e)RMQ演算法
4.學會分析與計算復雜程序的時間復雜度
5.學會使用棧與隊列等線性存儲結構
6.學會分治策略
7.排序演算法
a)歸並排序
b)快速排序
c)計數排序
8.數論
a)擴展歐幾里德演算法
b)求逆元
c)同餘方程
d)中國剩餘定理
9.博弈論
a)博弈問題與SG函數的定義
b)多個博弈問題SG值的合並
10.圖論：
a)圖的鄰接矩陣與鄰接表兩種常見存儲方式
b)歐拉路的判定
c)單最短路bellman-ford演算法dijkstra演算法。
d)最小生成樹的kruskal演算法與prim演算法。
11.學會使用C語言進行網路編程與多線程編程
12.高等數學
13.線性代數
a)明確線性代數的重要性，首先是課本必須學好
b)編寫一個Matrix類，進行矩陣的各種操作，並求編寫程序解線性方程組。
c)推薦做一兩道「矩陣運算」分類下的題目。
以下為選修，隨便選一兩個學學即可：
14.（較重要）使用C語言或C++編寫簡單程序來調用一些簡單的windows API，或者在linux下進行linux系統調用，其目的是明白什麼是API（應用程序介面）。
15.網頁設計
a)學習靜態網頁技術(html+css+javascript)
b)較具有藝術細胞的可以試試Photoshop
c)php或其它動態網頁技術
16.學習matlab，如果想參加數學建模大賽的話，需要學這個軟體。
大一假期（如果留校集訓）
1.掌握C++語法，並熟練使用STL
2.試著實現STL的一些基本容器和函數，使自己基本能看懂STL源碼
3.圖論
a)使用優先隊列優化Dijkstra和Prim
b)單源最短路徑之SPFA
c)差分約束系統
d)多源多點最短路徑之FloydWarshall演算法
e)求歐拉路(圈套圈演算法）
4.進行復雜模擬題訓練
5.拓撲排序
6.動態規劃進階
a)完全背包、多重背包等各種背包問題（參見背包九講）
b)POJ上完成一定數目的動態規劃題目
c)狀態壓縮動態規劃
d)樹形動態規劃
7.搜索
a)回溯法熟練應用
b)復雜的搜索題目練習
c)雙向廣度優先搜索
d)啟發式搜索(包括A*演算法，如八數碼問題)
8.計算幾何
a)判斷點是否在線段上
b)判斷線段相交
c)判斷矩形是否包含點
d)判斷圓與矩形關系
e)判斷點是否在多邊形內
f)判斷點到線段的最近點
g)計算兩個圓的公切線
h)求矩形的並的面積
i)求多邊形面積
j)求多邊形重心
k)求凸包
選修
9.可以學習一種C++的開發框架來編寫一些窗體程序玩玩（如MFC,Qt等)。
10.學習使用C或C++連接資料庫。
大二一整年：
1.數據結構
a)單調隊列
b)堆
c)並查集
d)樹狀數組
e)哈希表
f)線段樹
g)字典樹
2.圖論
a)強連通分量
b)雙連通分量（求割點，橋）
c)強連通分量與雙連通分量縮點
d)LCA、LCA與RMQ的轉化
e)二分圖匹配
i.二分圖最大匹配
ii.最小點集覆蓋
iii.最小路徑覆蓋
iv.二分圖最優匹配
v.二分圖多重匹配
f)網路流
i.最大流的基本SAP
ii.最大流的ISAP或者Dinic等高效演算法（任一）
iii.最小費用最大流
iv.最大流最小割定理
3.動態規劃多做題提高（10道難題以上）
4.數論
a)積性函數的應用
b)歐拉定理
c)費馬小定理
d)威樂遜定理
5.組合數學
a)群論基礎
b)Polya定理與計數問題
c)Catalan數
6.計算幾何
a)各種旋轉卡殼相關演算法
b)三維計算幾何演算法
7.理解資料庫原理，學會SQL語句
8.學好計算機組成原理
9.學習Transact-SQL語言，學會使用觸發器，存儲過程，學會資料庫事務等。
10.圖論二
a)網路流的各種構圖訓練（重要）
b)最小割與最小點權覆蓋等的關系（詳見《最小割模型在信息學競賽中的應用》一文）
c)次小生成樹
d)第k短路
e)最小比率生成樹
11.線性規劃
12.動態規劃更高級進階
13.KMP演算法
14.AC自動機理論與實現
15.博弈論之Alpha-beta剪枝

D. 100以內的加法有什麼快速的演算法

對著這個列表做一些題，分析每道題的特點和出錯點，總結演算法和自己的模板。
做完初期就差不多可以應付校賽了。
然後再是中期。。。

OJ上的一些水題(可用來練手和增加自信)
(poj3299,poj2159,poj2739,poj1083,poj2262,poj1503,poj3006,poj2255,poj3094)

初期:

一.基本演算法:
(1)枚舉. (poj1753,poj2965)
(2)貪心(poj1328,poj2109,poj2586)
(3)遞歸和分治法.
(4)遞推.
(5)構造法.(poj3295)
(6)模擬法.(poj1068,poj2632,poj1573,poj2993,poj2996)
二.圖演算法:
(1)圖的深度優先遍歷和廣度優先遍歷.
(2)最短路徑演算法(dijkstra,bellman-ford,floyd,heap+dijkstra)
(poj1860,poj3259,poj1062,poj2253,poj1125,poj2240)
(3)最小生成樹演算法(prim,kruskal)
(poj1789,poj2485,poj1258,poj3026)
(4)拓撲排序 (poj1094)
(5)二分圖的最大匹配 (匈牙利演算法) (poj3041,poj3020)
(6)最大流的增廣路演算法(KM演算法). (poj1459,poj3436)
三.數據結構.
(1)串 (poj1035,poj3080,poj1936)
(2)排序(快排、歸並排(與逆序數有關)、堆排) (poj2388,poj2299)
(3)簡單並查集的應用.
(4)哈希表和二分查找等高效查找法(數的Hash,串的Hash)
(poj3349,poj3274,POJ2151,poj1840,poj2002,poj2503)
(5)哈夫曼樹(poj3253)
(6)堆
(7)trie樹(靜態建樹、動態建樹) (poj2513)
四.簡單搜索
(1)深度優先搜索 (poj2488,poj3083,poj3009,poj1321,poj2251)
(2)廣度優先搜索(poj3278,poj1426,poj3126,poj3087.poj3414)
(3)簡單搜索技巧和剪枝(poj2531,poj1416,poj2676,1129)
五.動態規劃
(1)背包問題. (poj1837,poj1276)
(2)型如下表的簡單DP(可參考lrj的書 page149):
1.E[j]=opt (poj3267,poj1836,poj1260,poj2533)
2.E[i,j]=opt (最長公共子序列)

(poj3176,poj1080,poj1159)
3.C[i,j]=w[i,j]+opt.(最優二分檢索樹問題)
六.數學
(1)組合數學:
1.加法原理和乘法原理.
2.排列組合.
3.遞推關系.
(POJ3252,poj1850,poj1019,poj1942)
(2)數論.
1.素數與整除問題
2.進制位.
3.同餘模運算.
(poj2635, poj3292,poj1845,poj2115)
(3)計算方法.
1.二分法求解單調函數相關知識.(poj3273,poj3258,poj1905,poj3122)
七.計算幾何學.
(1)幾何公式.
(2)叉積和點積的運用(如線段相交的判定,點到線段的距離等). (poj2031,poj1039)

(3)多邊型的簡單演算法(求面積)和相關判定(點在多邊型內,多邊型是否相交)
(poj1408,poj1584)
(4)凸包. (poj2187,poj1113)

中級:

一.基本演算法:
(1)C++的標准模版庫的應用. (poj3096,poj3007)
(2)較為復雜的模擬題的訓練(poj3393,poj1472,poj3371,poj1027,poj2706)
二.圖演算法:
(1)差分約束系統的建立和求解. (poj1201,poj2983)
(2)最小費用最大流(poj2516,poj2195)
(3)雙連通分量(poj2942)
(4)強連通分支及其縮點.(poj2186)
(5)圖的割邊和割點(poj3352)
(6)最小割模型、網路流規約(poj3308, )
三.數據結構.
(1)線段樹. (poj2528,poj2828,poj2777,poj2886,poj2750)
(2)靜態二叉檢索樹. (poj2482,poj2352)
(3)樹狀樹組(poj1195,poj3321)
(4)RMQ. (poj3264,poj3368)
(5)並查集的高級應用. (poj1703,2492)
(6)KMP演算法. (poj1961,poj2406)
四.搜索
(1)最優化剪枝和可行性剪枝
(2)搜索的技巧和優化 (poj3411,poj1724)
(3)記憶化搜索(poj3373,poj1691)

五.動態規劃
(1)較為復雜的動態規劃(如動態規劃解特別的施行商問題等)
(poj1191,poj1054,poj3280,poj2029,poj2948,poj1925,poj3034)
(2)記錄狀態的動態規劃. (POJ3254,poj2411,poj1185)
(3)樹型動態規劃(poj2057,poj1947,poj2486,poj3140)
六.數學
(1)組合數學:
1.容斥原理.
2.抽屜原理.
3.置換群與Polya定理(poj1286,poj2409,poj3270,poj1026).
4.遞推關系和母函數.

(2)數學.
1.高斯消元法(poj2947,poj1487, poj2065,poj1166,poj1222)
2.概率問題. (poj3071,poj3440)
3.GCD、擴展的歐幾里德(中國剩餘定理) (poj3101)
(3)計算方法.
1.0/1分數規劃. (poj2976)
2.三分法求解單峰(單谷)的極值.
3.矩陣法(poj3150,poj3422,poj3070)
4.迭代逼近(poj3301)
(4)隨機化演算法(poj3318,poj2454)
(5)雜題.
(poj1870,poj3296,poj3286,poj1095)
七.計算幾何學.
(1)坐標離散化.
(2)掃描線演算法(例如求矩形的面積和周長並,常和線段樹或堆一起使用).
(poj1765,poj1177,poj1151,poj3277,poj2280,poj3004)
(3)多邊形的內核(半平面交)(poj3130,poj3335)
(4)幾何工具的綜合應用.(poj1819,poj1066,poj2043,poj3227,poj2165,poj3429
)

高級:
一.基本演算法要求:
(1)代碼快速寫成,精簡但不失風格
(poj2525,poj1684,poj1421,poj1048,poj2050,poj3306)
(2)保證正確性和高效性. poj3434
二.圖演算法:
(1)度限制最小生成樹和第K最短路. (poj1639)
(2)最短路,最小生成樹,二分圖,最大流問題的相關理論(主要是模型建立和求解)

(poj3155, poj2112,poj1966,poj3281,poj1087,poj2289,poj3216,poj2446
(3)最優比率生成樹. (poj2728)
(4)最小樹形圖(poj3164)
(5)次小生成樹.
(6)無向圖、有向圖的最小環
三.數據結構.
(1)trie圖的建立和應用. (poj2778)
(2)LCA和RMQ問題(LCA(最近公共祖先問題) 有離線演算法(並查集+dfs) 和 在線演算法

(RMQ+dfs)).(poj1330)
(3)雙端隊列和它的應用(維護一個單調的隊列,常常在動態規劃中起到優化狀態轉移
的
目的). (poj2823)
(4)左偏樹(可合並堆).
(5)後綴樹(非常有用的數據結構,也是賽區考題的熱點).
(poj3415,poj3294)
四.搜索
(1)較麻煩的搜索題目訓練(poj1069,poj3322,poj1475,poj1924,poj2049,poj3426)

(2)廣搜的狀態優化:利用M進制數存儲狀態、轉化為串用hash表判重、按位壓縮存儲
狀態、雙向廣搜、A*演算法. (poj1768,poj1184,poj1872,poj1324,poj2046,poj1482)
(3)深搜的優化:盡量用位運算、一定要加剪枝、函數參數盡可能少、層數不易過大
、可以考慮雙向搜索或者是輪換搜索、IDA*演算法. (poj3131,poj2870,poj2286)
五.動態規劃
(1)需要用數據結構優化的動態規劃.
(poj2754,poj3378,poj3017)
(2)四邊形不等式理論.
(3)較難的狀態DP(poj3133)
六.數學
(1)組合數學.
1.MoBius反演(poj2888,poj2154)
2.偏序關系理論.
(2)博奕論.
1.極大極小過程(poj3317,poj1085)
2.Nim問題.
七.計算幾何學.
(1)半平面求交(poj3384,poj2540)
(2)可視圖的建立(poj2966)
(3)點集最小圓覆蓋.
(4)對踵點(poj2079)
八.綜合題.
(poj3109,poj1478,poj1462,poj2729,poj2048,poj3336,poj3315,poj2148,poj1263）

E. 程序員必須掌握哪些演算法

一.基本演算法:

枚舉. (poj1753,poj2965)

貪心(poj1328,poj2109,poj2586)

遞歸和分治法.

遞推.

構造法.(poj3295)

模擬法.(poj1068,poj2632,poj1573,poj2993,poj2996)

二.圖演算法:

圖的深度優先遍歷和廣度優先遍歷.

最短路徑演算法(dijkstra,bellman-ford,floyd,heap+dijkstra)
(poj1860,poj3259,poj1062,poj2253,poj1125,poj2240)
最小生成樹演算法(prim,kruskal)
(poj1789,poj2485,poj1258,poj3026)
拓撲排序 (poj1094)

二分圖的最大匹配 (匈牙利演算法) (poj3041,poj3020)

最大流的增廣路演算法(KM演算法). (poj1459,poj3436)

三.數據結構.

串 (poj1035,poj3080,poj1936)

排序(快排、歸並排(與逆序數有關)、堆排) (poj2388,poj2299)

簡單並查集的應用.

哈希表和二分查找等高效查找法(數的Hash,串的Hash)
(poj3349,poj3274,POJ2151,poj1840,poj2002,poj2503)
哈夫曼樹(poj3253)

堆

trie樹(靜態建樹、動態建樹) (poj2513)

四.簡單搜索

深度優先搜索 (poj2488,poj3083,poj3009,poj1321,poj2251)

廣度優先搜索(poj3278,poj1426,poj3126,poj3087.poj3414)

簡單搜索技巧和剪枝(poj2531,poj1416,poj2676,1129)

五.動態規劃

背包問題. (poj1837,poj1276)

型如下表的簡單DP(可參考lrj的書 page149):
E[j]=opt{D+w(i,j)} (poj3267,poj1836,poj1260,poj2533)
E[i,j]=opt{D[i-1,j]+xi,D[i,j-1]+yj,D[i-1][j-1]+zij} (最長公共子序列) (poj3176,poj1080,poj1159)
C[i,j]=w[i,j]+opt{C[i,k-1]+C[k,j]}.(最優二分檢索樹問題)
六.數學

組合數學:
1.加法原理和乘法原理.
2.排列組合.
3.遞推關系.
(POJ3252,poj1850,poj1019,poj1942)
數論.
1.素數與整除問題
2.進制位.
3.同餘模運算.
(poj2635, poj3292,poj1845,poj2115)
計算方法.
1.二分法求解單調函數相關知識.(poj3273,poj3258,poj1905,poj3122)
七.計算幾何學.

幾何公式.

叉積和點積的運用(如線段相交的判定,點到線段的距離等). (poj2031,poj1039)

多邊型的簡單演算法(求面積)和相關判定(點在多邊型內,多邊型是否相交)
(poj1408,poj1584)
凸包. (poj2187,poj1113)

中級（校賽壓軸及省賽中等難度）:
一.基本演算法:

C++的標准模版庫的應用. (poj3096,poj3007)

較為復雜的模擬題的訓練(poj3393,poj1472,poj3371,poj1027,poj2706)

二.圖演算法:

差分約束系統的建立和求解. (poj1201,poj2983)

最小費用最大流(poj2516,poj2516,poj2195)

雙連通分量(poj2942)

強連通分支及其縮點.(poj2186)

圖的割邊和割點(poj3352)

最小割模型、網路流規約(poj3308)

三.數據結構.

線段樹. (poj2528,poj2828,poj2777,poj2886,poj2750)

靜態二叉檢索樹. (poj2482,poj2352)

樹狀樹組(poj1195,poj3321)

RMQ. (poj3264,poj3368)

並查集的高級應用. (poj1703,2492)

KMP演算法. (poj1961,poj2406)

四.搜索

最優化剪枝和可行性剪枝

搜索的技巧和優化 (poj3411,poj1724)

記憶化搜索(poj3373,poj1691)

五.動態規劃

較為復雜的動態規劃(如動態規劃解特別的旅行商TSP問題等)
(poj1191,poj1054,poj3280,poj2029,poj2948,poj1925,poj3034)
記錄狀態的動態規劃. (POJ3254,poj2411,poj1185)

樹型動態規劃(poj2057,poj1947,poj2486,poj3140)

六.數學

組合數學:
1.容斥原理.
2.抽屜原理.
3.置換群與Polya定理(poj1286,poj2409,poj3270,poj1026).
4.遞推關系和母函數.
數學.
1.高斯消元法(poj2947,poj1487, poj2065,poj1166,poj1222)
2.概率問題. (poj3071,poj3440)
3.GCD、擴展的歐幾里德(中國剩餘定理) (poj3101)
計算方法.
1.0/1分數規劃. (poj2976)
2.三分法求解單峰(單谷)的極值.
3.矩陣法(poj3150,poj3422,poj3070)
4.迭代逼近(poj3301)
隨機化演算法(poj3318,poj2454)
雜題(poj1870,poj3296,poj3286,poj1095)
七.計算幾何學.

坐標離散化.

掃描線演算法(例如求矩形的面積和周長並,常和線段樹或堆一起使用)
(poj1765,poj1177,poj1151,poj3277,poj2280,poj3004)
多邊形的內核(半平面交)(poj3130,poj3335)

幾何工具的綜合應用.(poj1819,poj1066,poj2043,poj3227,poj2165,poj3429)

高級（regional中等難度）:
一.基本演算法要求:

代碼快速寫成,精簡但不失風格

(poj2525,poj1684,poj1421,poj1048,poj2050,poj3306)

保證正確性和高效性. poj3434

二.圖演算法:

度限制最小生成樹和第K最短路. (poj1639)

最短路,最小生成樹,二分圖,最大流問題的相關理論(主要是模型建立和求解)
(poj3155, poj2112,poj1966,poj3281,poj1087,poj2289,poj3216,poj2446
最優比率生成樹. (poj2728)

最小樹形圖(poj3164)

次小生成樹.

無向圖、有向圖的最小環

三.數據結構.

trie圖的建立和應用. (poj2778)

LCA和RMQ問題(LCA(最近公共祖先問題) 有離線演算法(並查集+dfs) 和 在線演算法(RMQ+dfs)).(poj1330)
雙端隊列和它的應用(維護一個單調的隊列,常常在動態規劃中起到優化狀態轉移的目的). (poj2823)
左偏樹(可合並堆).

後綴樹(非常有用的數據結構,也是賽區考題的熱點).(poj3415,poj3294)
四.搜索

較麻煩的搜索題目訓練(poj1069,poj3322,poj1475,poj1924,poj2049,poj3426)

廣搜的狀態優化:利用M進制數存儲狀態、轉化為串用hash表判重、按位壓縮存儲狀態、雙向廣搜、A*演算法. (poj1768,poj1184,poj1872,poj1324,poj2046,poj1482)

深搜的優化:盡量用位運算、一定要加剪枝、函數參數盡可能少、層數不易過大、可以考慮雙向搜索或者是輪換搜索、IDA*演算法. (poj3131,poj2870,poj2286)

五.動態規劃

需要用數據結構優化的動態規劃.(poj2754,poj3378,poj3017)
四邊形不等式理論.

較難的狀態DP(poj3133)

六.數學

組合數學.
1.MoBius反演(poj2888,poj2154)
2.偏序關系理論.
博奕論.
1.極大極小過程(poj3317,poj1085)
2.Nim問題.
七.計算幾何學.

半平面求交(poj3384,poj2540)

可視圖的建立(poj2966)

點集最小圓覆蓋.

對踵點(poj2079)

F. ACM入門學什麼

初學者建議購買，《演算法競賽入門經典》 劉汝佳作，十分好，在深入可以是他的另外一本，黑書，《演算法藝術與信息學競賽》。
計劃：
ACM的演算法（覺得很好，有層次感）POJ上的一些水題(可用來練手和增加自信)
(poj3299,poj2159,poj2739,poj1083,poj2262,poj1503,poj3006,poj2255,poj3094)
初期:
一.基本演算法:
(1)枚舉. (poj1753,poj2965)
(2)貪心(poj1328,poj2109,poj2586)
(3)遞歸和分治法.
(4)遞推.
(5)構造法.(poj3295)
(6)模擬法.(poj1068,poj2632,poj1573,poj2993,poj2996)
二.圖演算法:
(1)圖的深度優先遍歷和廣度優先遍歷.
(2)最短路徑演算法(dijkstra,bellman-ford,floyd,heap+dijkstra)
(poj1860,poj3259,poj1062,poj2253,poj1125,poj2240)
(3)最小生成樹演算法(prim,kruskal)
(poj1789,poj2485,poj1258,poj3026)
(4)拓撲排序 (poj1094)
(5)二分圖的最大匹配 (匈牙利演算法) (poj3041,poj3020)
(6)最大流的增廣路演算法(KM演算法). (poj1459,poj3436)
三.數據結構.
(1)串 (poj1035,poj3080,poj1936)
(2)排序(快排、歸並排(與逆序數有關)、堆排) (poj2388,poj2299)
(3)簡單並查集的應用.
(4)哈希表和二分查找等高效查找法(數的Hash,串的Hash)
(poj3349,poj3274,POJ2151,poj1840,poj2002,poj2503)
(5)哈夫曼樹(poj3253)
(6)堆
(7)trie樹(靜態建樹、動態建樹) (poj2513)
四.簡單搜索
(1)深度優先搜索 (poj2488,poj3083,poj3009,poj1321,poj2251)
(2)廣度優先搜索(poj3278,poj1426,poj3126,poj3087.poj3414)
(3)簡單搜索技巧和剪枝(poj2531,poj1416,poj2676,1129)
五.動態規劃
(1)背包問題. (poj1837,poj1276)
(2)型如下表的簡單DP(可參考lrj的書 page149):
1.E[j]=opt{D[i]+w(i,j)} (poj3267,poj1836,poj1260,poj2533)
2.E[i,j]=opt{D[i-1,j]+xi,D[i,j-1]+yj,D[i-1][j-1]+zij} (最長公共子序列)
(poj3176,poj1080,poj1159)
3.C[i,j]=w[i,j]+opt{C[i,k-1]+C[k,j]}.(最優二分檢索樹問題)
六.數學
(1)組合數學:
1.加法原理和乘法原理.
2.排列組合.
3.遞推關系.
(POJ3252,poj1850,poj1019,poj1942)
(2)數論.
1.素數與整除問題
2.進制位.
3.同餘模運算.
(poj2635, poj3292,poj1845,poj2115)
(3)計算方法.
1.二分法求解單調函數相關知識.(poj3273,poj3258,poj1905,poj3122)
七.計算幾何學.
(1)幾何公式.
(2)叉積和點積的運用(如線段相交的判定,點到線段的距離等). (poj2031,poj1039)
(3)多邊型的簡單演算法(求面積)和相關判定(點在多邊型內,多邊型是否相交)
(poj1408,poj1584)
(4)凸包. (poj2187,poj1113)
中級:
一.基本演算法:
(1)C++的標准模版庫的應用. (poj3096,poj3007)
(2)較為復雜的模擬題的訓練(poj3393,poj1472,poj3371,poj1027,poj2706)
二.圖演算法:
(1)差分約束系統的建立和求解. (poj1201,poj2983)
(2)最小費用最大流(poj2516,poj2516,poj2195)
(3)雙連通分量(poj2942)
(4)強連通分支及其縮點.(poj2186)
(5)圖的割邊和割點(poj3352)
(6)最小割模型、網路流規約(poj3308, )
三.數據結構.
(1)線段樹. (poj2528,poj2828,poj2777,poj2886,poj2750)
(2)靜態二叉檢索樹. (poj2482,poj2352)
(3)樹狀樹組(poj1195,poj3321)
(4)RMQ. (poj3264,poj3368)
(5)並查集的高級應用. (poj1703,2492)
(6)KMP演算法. (poj1961,poj2406)
四.搜索
(1)最優化剪枝和可行性剪枝
(2)搜索的技巧和優化 (poj3411,poj1724)
(3)記憶化搜索(poj3373,poj1691)
五.動態規劃
(1)較為復雜的動態規劃(如動態規劃解特別的施行商問題等)
(poj1191,poj1054,poj3280,poj2029,poj2948,poj1925,poj3034)
(2)記錄狀態的動態規劃. (POJ3254,poj2411,poj1185)
(3)樹型動態規劃(poj2057,poj1947,poj2486,poj3140)
六.數學
(1)組合數學:
1.容斥原理.
2.抽屜原理.
3.置換群與Polya定理(poj1286,poj2409,poj3270,poj1026).
4.遞推關系和母函數.
(2)數學.
1.高斯消元法(poj2947,poj1487, poj2065,poj1166,poj1222)
2.概率問題. (poj3071,poj3440)
3.GCD、擴展的歐幾里德(中國剩餘定理) (poj3101)
(3)計算方法.
1.0/1分數規劃. (poj2976)
2.三分法求解單峰(單谷)的極值.
3.矩陣法(poj3150,poj3422,poj3070)
4.迭代逼近(poj3301)
(4)隨機化演算法(poj3318,poj2454)
(5)雜題.
(poj1870,poj3296,poj3286,poj1095)
七.計算幾何學.
(1)坐標離散化.
(2)掃描線演算法(例如求矩形的面積和周長並,常和線段樹或堆一起使用).
(poj1765,poj1177,poj1151,poj3277,poj2280,poj3004)
(3)多邊形的內核(半平面交)(poj3130,poj3335)
(4)幾何工具的綜合應用.(poj1819,poj1066,poj2043,poj3227,poj2165,poj3429)
高級:
一.基本演算法要求:
(1)代碼快速寫成,精簡但不失風格
(poj2525,poj1684,poj1421,poj1048,poj2050,poj3306)
(2)保證正確性和高效性. poj3434
二.圖演算法:
(1)度限制最小生成樹和第K最短路. (poj1639)
(2)最短路,最小生成樹,二分圖,最大流問題的相關理論(主要是模型建立和求解)
(poj3155, poj2112,poj1966,poj3281,poj1087,poj2289,poj3216,poj2446
(3)最優比率生成樹. (poj2728)
(4)最小樹形圖(poj3164)
(5)次小生成樹.
(6)無向圖、有向圖的最小環
三.數據結構.
(1)trie圖的建立和應用. (poj2778)
(2)LCA和RMQ問題(LCA(最近公共祖先問題) 有離線演算法(並查集+dfs) 和 在線演算法
(RMQ+dfs)).(poj1330)
(3)雙端隊列和它的應用(維護一個單調的隊列,常常在動態規劃中起到優化狀態轉移的
目的). (poj2823)
(4)左偏樹(可合並堆).
(5)後綴樹(非常有用的數據結構,也是賽區考題的熱點).
(poj3415,poj3294)
四.搜索
(1)較麻煩的搜索題目訓練(poj1069,poj3322,poj1475,poj1924,poj2049,poj3426)
(2)廣搜的狀態優化:利用M進制數存儲狀態、轉化為串用hash表判重、按位壓縮存儲狀態、雙向廣搜、A*演算法. (poj1768,poj1184,poj1872,poj1324,poj2046,poj1482)
(3)深搜的優化:盡量用位運算、一定要加剪枝、函數參數盡可能少、層數不易過大、可以考慮雙向搜索或者是輪換搜索、IDA*演算法. (poj3131,poj2870,poj2286)
五.動態規劃
(1)需要用數據結構優化的動態規劃.
(poj2754,poj3378,poj3017)
(2)四邊形不等式理論.
(3)較難的狀態DP(poj3133)
六.數學
(1)組合數學.
1.MoBius反演(poj2888,poj2154)
2.偏序關系理論.
(2)博奕論.
1.極大極小過程(poj3317,poj1085)
2.Nim問題.
七.計算幾何學.
(1)半平面求交(poj3384,poj2540)
(2)可視圖的建立(poj2966)
(3)點集最小圓覆蓋.
(4)對踵點(poj2079)
八.綜合題.
(poj3109,poj1478,poj1462,poj2729,poj2048,poj3336,poj3315,poj2148,poj1263)gsyagsy 2007-11-29 00:22
以及補充 Dp狀態設計與方程總結
1.不完全狀態記錄
<1>青蛙過河問題
<2>利用區間dp
2.背包類問題
<1> 0-1背包，經典問題
<2>無限背包，經典問題
<3>判定性背包問題
<4>帶附屬關系的背包問題
<5> + -1背包問題
<6>雙背包求最優值
<7>構造三角形問題
<8>帶上下界限制的背包問題(012背包)
3.線性的動態規劃問題
<1>積木游戲問題
<2>決斗（判定性問題）
<3>圓的最大多邊形問題
<4>統計單詞個數問題
<5>棋盤分割
<6>日程安排問題
<7>最小逼近問題(求出兩數之比最接近某數/兩數之和等於某數等等)
<8>方塊消除游戲(某區間可以連續消去求最大效益)
<9>資源分配問題
<10>數字三角形問題
<11>漂亮的列印
<12>郵局問題與構造答案
<13>最高積木問題
<14>兩段連續和最大
<15>2次冪和問題
<16>N個數的最大M段子段和
<17>交叉最大數問題
4.判定性問題的dp(如判定整除、判定可達性等)
<1>模K問題的dp
<2>特殊的模K問題，求最大(最小)模K的數
<3>變換數問題
5.單調性優化的動態規劃
<1>1-SUM問題
<2>2-SUM問題
<3>序列劃分問題(單調隊列優化)
6.剖分問題(多邊形剖分/石子合並/圓的剖分/乘積最大)
<1>凸多邊形的三角剖分問題
<2>乘積最大問題
<3>多邊形游戲(多邊形邊上是操作符,頂點有權值)
<4>石子合並(N^3/N^2/NLogN各種優化)
7.貪心的動態規劃
<1>最優裝載問題
<2>部分背包問題
<3>乘船問題
<4>貪心策略
<5>雙機調度問題Johnson演算法
8.狀態dp
<1>牛仔射擊問題(博弈類)
<2>哈密頓路徑的狀態dp
<3>兩支點天平平衡問題
<4>一個有向圖的最接近二部圖
9.樹型dp
<1>完美伺服器問題(每個節點有3種狀態)
<2>小胖守皇宮問題
<3>網路收費問題
<4>樹中漫遊問題
<5>樹上的博弈
<6>樹的最大獨立集問題
<7>樹的最大平衡值問題
<8>構造樹的最小環

G. 關節點的求解演算法

利用深度優先搜索便可以求的圖的關節點，本由此可判別圖是否重連通。
從任一點出發深度優先遍歷得到優先生成樹，對於樹中任一頂點V而言，其孩子節點為鄰接點。由深度優先生成樹可得出兩類關節點的特性：
（1）若生成樹的根有兩棵或兩棵以上的子樹，則此根頂點必為關節點。因為圖中不存在連接不同子樹頂點的邊，若刪除此節點，則樹便成為森林。
（2）若生成樹中某個非葉子節點V，其某棵子樹與V的祖先節點無連接，則V為關節點。因為刪去v，則其子樹和圖的其它部分被分割開來 low[v] 設對連通圖G=（V,E）進行先深搜索的先深編號為dnf[v]，產生的先深生成樹為S=（V,T），B試回退邊之集。對每個頂點v，low[v]定義如下
low[v]=Min{dfn[v],Min{low[w]|w是v的一個子女}，Min{dfn[x]|（v，x）是一條回邊}}//dfn數組記錄頂點的深度優先數
演算法： 求無向圖的雙連通分量
輸入：連通的無向圖G=( V, E )。L[v]表示關於v的鄰接表
輸出：G的所有雙連通分量，每個連通分量由一序列的邊組成。 1.計算先深編號：對圖進行先深搜索，計算每個結點v的先深編號dnf[v]，形成先深生成樹S=（V,T）。
2.計算low[v]：在先深生成樹上按後根順序進行計算每個頂點v的 low[v]， low[v]取下述三個結點中的最小者：
(1) dfn[v]；
(2) dfn[w]，凡是有回退邊（v,w）的任何結點w；
(3) low[y]，對v的任何兒子y。
3.求關節點：
(1)樹根是關節點，當且僅當它有兩個或兩個以上的兒子（第一類關節點）；
(2)非樹根結點v是關節點當且僅當v有某個兒子y，使low[y]≥dnf[v]（第二類關節點）。
求雙連通分量的演算法――同先深搜索演算法（略）