// Popescu Paullo Robertto Karloss Grupa 2311
// Linkurile pentru fiecare problema se gasesc in main
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <stack>
#include <unordered_set>
#include <algorithm>
#include <climits>
#define INFINIT INT_MAX
using namespace std;
ifstream fin("biconex.in");
ofstream fout("biconex.out");
struct muchie {
int destinatie, cost, capacitate;
muchie(int destinatie, int cost, int capacitate) : destinatie(destinatie), cost(cost), capacitate(capacitate) {}
};
class Graf {
private:
int nrNoduri, nrMuchii;
bool eOrientat, arePonderi, areCapacitati;
vector<vector<muchie>> listaDeAdiacenta; // lista de vecini
public:
Graf(const int nrNoduri, const int nrMuchii, const bool eOrientat, const bool arePonderi, const bool areCapacitati);
void citire();
vector<int> numarMinimArce(int &nodPlecare);
int numarComponenteConexe();
void componenteBiconexe();
void componenteTareConexe();
void afis();
~Graf();
private:
void BFSrecursiv(queue<int> &coada, vector<int> &vizitat);
void DFSrecursiv(int &nodPlecare, vector<int> &vizitat);
void biconex(int nodPlecare, int precedent, int k, stack<pair<int, int>> &stivaComponenteBiconexe,
vector<unordered_set<int>> &componenteBiconexe, vector<int> &vizitat, vector<int> &niv_min);
vector<vector<muchie>> grafTranspus();
void DFSgrafTranspus(int nodPlecare, vector<vector<int>> &componente, int &nr, vector<int> &vizitat,
vector<vector<muchie>> &listaDeAdiacentaTranspusa);
void DFSsortareTopologica(int nodPlecare, stack<int> &stiva, vector<int> &vizitat);
};
void Graf::BFSrecursiv(queue<int> &coada, vector<int> &vizitat) {
if (!coada.empty()) // daca mai sunt elemente in coada / nu am verificat pt toate nodurile
{
int nodPlecare = coada.front(); // retin nodul de unde plec
for (auto &i: listaDeAdiacenta[nodPlecare])
if (vizitat[i.destinatie] == -1) {
// caut toate nodurile nevizitate care sunt adiacente cu nodul de plecare
vizitat[i.destinatie] = vizitat[nodPlecare] + 1; // il marcam vizitat
coada.push(i.destinatie); // il adaug in coada PUSH
}
coada.pop();
BFSrecursiv(coada, vizitat);
}
}
vector<int> Graf::numarMinimArce(int &nodPlecare) {
vector<int> vizitat(nrNoduri + 1, -1);
queue<int> coada;
coada.push(nodPlecare);
vizitat[coada.back()] = 1;
BFSrecursiv(coada, vizitat);
for (int i = 1; i <= nrNoduri; i++) {
if (vizitat[i] != -1)
vizitat[i] -= 1;
}
return vizitat;
}
void Graf::DFSrecursiv(int &nodPlecare, vector<int> &vizitat) {
vizitat[nodPlecare] = 1;
for (auto &i: listaDeAdiacenta[nodPlecare])
if (!vizitat[i.destinatie])
DFSrecursiv(i.destinatie, vizitat);
}
int Graf::numarComponenteConexe() {
vector<int> nivel(nrNoduri + 1, 0);
vector<int> vizitat(nrNoduri + 1, 0);
nivel[1] = 0;
int nr = 0;
for (int i = 1; i <= nrNoduri; i++)
if (vizitat[i] == 0) {
nr++;
DFSrecursiv(i, vizitat);
}
return nr;
}
vector<vector<muchie>> Graf::grafTranspus() {
vector<vector<muchie>> listaDeAdiacentaTranspusa(nrNoduri + 1);
for (int i = 1; i <= nrNoduri; i++) {
for (auto &j: listaDeAdiacenta[i])
listaDeAdiacentaTranspusa[j.destinatie].push_back(muchie(i, j.cost, j.capacitate));
}
return listaDeAdiacentaTranspusa;
}
void Graf::DFSsortareTopologica(int nodPlecare, stack<int> &stiva, vector<int> &vizitat) {
vizitat[nodPlecare] = 1;
for (auto &i: listaDeAdiacenta[nodPlecare])
if (!vizitat[i.destinatie])
DFSsortareTopologica(i.destinatie, stiva, vizitat);
stiva.push(nodPlecare);
}
void Graf::DFSgrafTranspus(int nodPlecare, vector<vector<int>> &componente, int &nr, vector<int> &vizitat,
vector<vector<muchie>> &listaDeAdiacentaTranspusa) {
vizitat[nodPlecare] = 2;
componente[nr].push_back(nodPlecare);
for (auto &i: listaDeAdiacentaTranspusa[nodPlecare])
if (vizitat[i.destinatie] == 1)
DFSgrafTranspus(i.destinatie, componente, nr, vizitat, listaDeAdiacentaTranspusa);
}
void Graf::componenteTareConexe() {
vector<vector<muchie>> listaDeAdiacentaTranspusa(nrNoduri + 1, vector<muchie>());
for (int i = 1; i <= nrNoduri; i++)
for (auto &j: listaDeAdiacenta[i])
listaDeAdiacentaTranspusa[j.destinatie].push_back(muchie(i, j.cost, j.capacitate));
vector<int> vizitat(nrNoduri + 1, 0);
vector<vector<int>> componente(nrNoduri + 1, vector<int>());
stack<int> stiva;
for (int i = 1; i <= nrNoduri; i++)
if (!vizitat[i])
DFSsortareTopologica(i, stiva, vizitat);
int nr = 0;
while (!stiva.empty()) {
int nodCurent = stiva.top();
if (vizitat[nodCurent] == 1) {
nr++;
DFSgrafTranspus(nodCurent, componente, nr, vizitat, listaDeAdiacentaTranspusa);
}
stiva.pop();
}
fout << nr << "\n";
for (int i = 1; i <= nr; i++) {
for (auto &j: componente[i])
fout << j << " ";
fout << "\n";
}
}
void Graf::biconex(int nodPlecare, int precedent, int k, stack<pair<int, int>> &stivaComponenteBiconexe,
vector<unordered_set<int>> &componenteBiconexe, vector<int> &vizitat, vector<int> &niv_min) {
vizitat[nodPlecare] = k;
niv_min[nodPlecare] = k;
for (auto &i: listaDeAdiacenta[nodPlecare]) {
int vecin = i.destinatie;
if (vecin != precedent) { // pentru optimizare (iese din timp altfel, uneori),
// daca vecinul curent nu s-a executat la pasul anterior
if (!vizitat[vecin]) { // daca vecinul nu a fost vizitat
std::cout<<stivaComponenteBiconexe.size()<<endl;
stivaComponenteBiconexe.push(make_pair(nodPlecare, vecin));
biconex(vecin, nodPlecare, k + 1, stivaComponenteBiconexe, componenteBiconexe, vizitat,
niv_min); // reapelez DF din nodul in care am ajuns
if (niv_min[nodPlecare] > niv_min[vecin]) // daca face parte din ciclu
niv_min[nodPlecare] = niv_min[vecin]; // actualizez nivelul minim
if (niv_min[vecin] >= vizitat[nodPlecare]) {
// daca un vecin are nivelul minim mai mare sau egal decat nivelul tatalui sau
// (vizitat este pe pos de nivel din muchia critica, i.e. nivelul din arborele DF),
// inseamna ca nu face parte dintr-un ciclu, deci am gasit o componenta biconexa
unordered_set<int> aux;
int aux1, aux2;
do {
aux1 = stivaComponenteBiconexe.top().first;
aux2 = stivaComponenteBiconexe.top().second;
aux.insert(aux1);
aux.insert(aux2);
stivaComponenteBiconexe.pop();
} while (aux1 != nodPlecare || aux2 != vecin);
componenteBiconexe.push_back(aux);
}
} else if (niv_min[nodPlecare] > vizitat[vecin]) { // daca nodul curent a fost deja vizitat
// si daca exista o muchie de intoarcere de la nodPlecare la nodul curent, exista legatura cu un stramos
// (muchie de intoarcere de la nodPlecare la nodul curent)
niv_min[nodPlecare] = vizitat[vecin]; // nivelul nodului de Plecare
// va fi nivelul stramosului sau (nodul deja vizitat)
}
}
}
}
void Graf::componenteBiconexe() {
stack<pair<int, int>> stivaComponenteBiconexe;
vector<unordered_set<int>> componenteBiconexe;
vector<int> vizitat(nrNoduri + 1, 0);
vector<int> niv_min(nrNoduri + 1, 0);
biconex(1, 0, 1, stivaComponenteBiconexe, componenteBiconexe, vizitat, niv_min);
unordered_set<int>::iterator it;
fout << componenteBiconexe.size() << "\n";
for (auto &i: componenteBiconexe) {
for (it = i.begin(); it != i.end(); it++) {
fout << *it << " ";
}
fout << "\n";
}
}
void rezolvaBFS() {
// Problema BFS (100p)
// Link: https://infoarena.ro/problema/bfs
// Sursa: https://infoarena.ro/job_detail/2797664?action=view-source
int nrNoduri, nrMuchii, nodPlecare;
fin >> nrNoduri >> nrMuchii >> nodPlecare;
Graf g1(nrNoduri, nrMuchii, true, false, false);
g1.citire();
vector<int> distante = g1.numarMinimArce(nodPlecare);
for (int i = 1; i < distante.size(); i++)
fout << distante[i] << " ";
fin.close();
fout.close();
}
void rezolvaDFS() {
// Problema DFS (100p)
// Link: https://infoarena.ro/problema/dfs
// Sursa: https://infoarena.ro/job_detail/2797669?action=view-source
int nrNoduri, nrMuchii;
fin >> nrNoduri >> nrMuchii;
Graf g1(nrNoduri, nrMuchii, false, false, false);
g1.citire();
int numarComponenteConexe = g1.numarComponenteConexe();
fout << numarComponenteConexe;
fin.close();
fout.close();
}
void rezolvaComponenteBiconexe() {
int nrNoduri, nrMuchii;
fin >> nrNoduri >> nrMuchii;
Graf g1(nrNoduri, nrMuchii, false, false, false);
g1.citire();
g1.componenteBiconexe();
}
void rezolvaComponenteTareConexe() {
int nrNoduri, nrMuchii;
fin >> nrNoduri >> nrMuchii;
Graf g1(nrNoduri, nrMuchii, true, false, false);
g1.citire();
g1.componenteTareConexe();
}
int main() {
int optiune = 3;
switch (optiune) {
case 1:
rezolvaBFS();
case 2:
rezolvaDFS();
break;
case 3:
rezolvaComponenteBiconexe();
break;
case 4:
rezolvaComponenteTareConexe();
break;
}
return 0;
}
void Graf::afis() {
for (int i = 1; i <= nrNoduri; i++) {
fout << "Nodul " << i << " este adiacent cu: ";
for (auto &j: listaDeAdiacenta[i])
fout << j.destinatie << " cu costul " << j.cost << " cu capacitatea " << j.capacitate << "\n";
fout << "break\n";
}
}
void Graf::citire() {
int sursa, destinatie, cost, capacitate;
for (int i = 1; i <= nrMuchii; i++) {
fin >> sursa >> destinatie;
if (arePonderi)
fin >> cost;
else
cost = 0;
if (areCapacitati)
fin >> capacitate;
else
capacitate = 0;
listaDeAdiacenta[sursa].push_back(muchie(destinatie, cost, capacitate));
if (!eOrientat)
listaDeAdiacenta[destinatie].push_back(muchie(sursa, cost, capacitate));
}
}
Graf::Graf(const int nrNoduri, const int nrMuchii, const bool eOrientat, const bool arePonderi,
const bool areCapacitati) {
this->nrNoduri = nrNoduri;
this->nrMuchii = nrMuchii;
this->eOrientat = eOrientat;
this->arePonderi = arePonderi;
this->areCapacitati = areCapacitati;
listaDeAdiacenta.resize(nrNoduri + 1, vector<muchie>());
}
Graf::~Graf() {
listaDeAdiacenta.clear();
}