UVALive

Problem   UVALive - 4287 - Proving Equivalences

Time Limit: 3000 mSec

Problem Description

Input

Output

Sample Input

2 4 0 3 2 1 2 1 3

Sample Output

4

2

题解：题意就是给出一个有向图，问最少添加几条有向边能够使得整张图强连通，Tarjan缩点是比较容易想到的，之后怎么办，要用到一个结论：如果图中有a个入度为零的点，b个出度为零的点，那么max(a, b)就是答案，这个东西不太容易严格证明（在一份ppt上看到说证明难，略。。。），但是形式上想一想还是挺对的。此外mark两个结论，这两个是很容易严格证明的：

　　1、DAG中唯一出度为0的点一定可以由任意点出发到达。（证明：由于无环，因此所有点都要终止在出度为0的点）

　　2、DAG中所有入度不为0的点一定可以由某个入度为0的点出发到达。（证明：由于无环，入度不为零的点逆着走一定终止在入度为0的点）

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

#define REP(i, n) for (int i = 1; i <= (n); i++)
#define sqr(x) ((x) * (x))

const int maxn = 20000 + 10;
const int maxm = 30 + 10;
const int maxs = 10000 + 10;

typedef long long LL;
typedef pair<int, int> pii;
typedef pair<double, double> pdd;

const LL unit = 1LL;
const int INF = 0x3f3f3f3f;
const LL mod = 1000000007;
const double eps = 1e-14;
const double inf = 1e15;
const double pi = acos(-1.0);

int n, m;
vector<int> G[maxn];
int dfs_clock, scc_cnt;
int pre[maxn], sccno[maxn];
stack<int> S;

int dfs(int u)
{
    S.push(u);
    int lowu = pre[u] = ++dfs_clock;
    for (auto v : G[u])
    {
        if (!pre[v])
        {
            int lowv = dfs(v);
            lowu = min(lowu, lowv);
        }
        else if (!sccno[v])
        {
            lowu = min(lowu, pre[v]);
        }
    }
    if (lowu == pre[u])
    {
        scc_cnt++;
        for (;;)
        {
            int t = S.top();
            S.pop();
            sccno[t] = scc_cnt;
            if (t == u)
                break;
        }
    }
    return lowu;
}

void find_scc()
{
    dfs_clock = scc_cnt = 0;
    memset(pre, 0, sizeof(pre));
    memset(sccno, 0, sizeof(sccno));
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        if (!pre[i])
        {
            dfs(i);
        }
    }
}

int out[maxn], in[maxn];

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);
    //freopen("input.txt", "r", stdin);
    //freopen("output.txt", "w", stdout);
    int T;
    cin >> T;
    while (T--)
    {
        memset(out, 0, sizeof(out));
        memset(in, 0, sizeof(in));
        cin >> n >> m;
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            G[i].clear();
        }
        int u, v;
        for (int i = 0; i < m; i++)
        {
            cin >> u >> v;
            u--, v--;
            G[u].push_back(v);
        }
        find_scc();
        for (int u = 0; u < n; u++)
        {
            for (auto v : G[u])
            {
                if (sccno[v] != sccno[u])
                {
                    out[sccno[u]]++;
                    in[sccno[v]]++;
                }
            }
        }
        int a = 0, b = 0;
        for (int i = 1; i <= scc_cnt; i++)
        {
            if (!out[i])
                a++;
            if (!in[i])
                b++;
        }
        int ans = max(a, b);
        if (scc_cnt == 1)
            ans = 0;
        cout << ans << endl;
    }
    return 0;
}