图 G = (V, E)中的母顶点是一个顶点 v，使得从 v 出发的路径可以通过来自 v 的路径到达G 中的所有其他顶点。
例子：
Input:
Output:
5
方法：
我们可以使用深度优先搜索方法来解决这个问题。为了进一步优化我们的方法，我们将使用一个有效的解决方案。
下面的解决方案也是使用深度优先搜索来解决这个问题，但是它只执行一次深度优先搜索循环，一旦找到母顶点就停止执行。
- 在执行深度优先搜索时，我们有一个表示每个顶点的位掩码的位掩码数组。这个位掩码数组在执行过程中被传递到所有的顶点。
- 每个顶点以这样的方式修改它们的专用位掩码，代表顶点的所有设置位都可以从这个顶点访问，包括当前顶点。
- 在每次迭代中，我们通过检查当前顶点位掩码值(如果设置代表所有顶点的位)来检查是否可以从该顶点访问所有顶点。如果可以从此顶点访问所有顶点，则中断执行并找到母顶点作为当前顶点。
- 如果从 Vertex-1 访问了 Vertex-2，并且之前已经访问了 Vertex-2，则 Vertex-1 通过对 Vertex-2 位掩码进行 OR 运算来更新它的位掩码。
时间复杂度： O(V+E)
上述想法如何运作?
让这种方法支持最多有 32 个顶点的图。这种方法也可以扩展以支持更多的顶点，但这里最多处理 32 个顶点。
- 创建了一个包含 32 个位掩码的位掩码数组。数组的第 0 个索引表示 Vertex-0 的 Bitmask，而数组的第 1 个索引表示 Vertex-1 的 Bitmask，依此类推。
- 使用深度优先搜索算法访问图的所有顶点，并将相同的位掩码数组传递给所有顶点。相应地设置位掩码值以表示可以从此顶点访问的所有顶点。
- Bit Index 对应于相邻顶点设置，包括自己的位索引。邻居顶点也将对其位掩码重复相同的操作并将其返回给 Vertex-1。
- Vertex-1 将继续对其位掩码的所有邻居的返回值执行 OR 操作，以表示可以从 vertex-1 访问的所有顶点。
- 请注意，如果 Vertex-2 是 Vertex-1 的邻居，并且已经从另一个邻居顶点访问过它，那么它将不会再次访问其邻居的顶点并将其位掩码返回到第一个节点。
- 每次迭代都会检查当前顶点对应的位掩码是否所有位都设置为1。如果当前顶点的所有位都设置为1，则表示可以从当前顶点访问所有顶点，并且当前顶点是其母顶点图。
下面是我们上述方法的实现：
// C++ code to find Mother
// Vertex using Bitmask
#include
#include
using namespace std;
struct Graph {
int V;
// Store in descending order
set >* adjList;
};
Graph* CreateGraph(int N)
{
Graph* g = new Graph();
g->V = N;
g->adjList
= new set >[N];
return g;
}
void AddEdge(
Graph* g, int src, int dest)
{
g->adjList[src].insert(dest);
}
void PrintGraph(Graph* g)
{
set >::iterator it;
for (int i = 0; i < g->V; i++) {
for (it = g->adjList[i].begin();
it != g->adjList[i].end();
it++) {
cout << "There is an edge from "
<< i << " to "
<< *it << endl;
}
}
}
bool IsEdge(Graph* g, int src, int dest)
{
if (g->adjList[src].find(dest)
!= g->adjList[src].end()) {
return true;
}
return false;
}
int MotherVertexUtil(
Graph* g, int index,
int* mask, int* m_vertex)
{
// If mother vertex is already found
// then simply return with existing
// mask of the vertex index
if (*m_vertex != -1) {
return mask[index];
}
// if this vertex is already visited,
// return the bit-mask
// value of this vertex.
if (mask[index] != 0) {
return mask[index];
}
int tmpmask = 0;
// Set the bit corresponding
// to vertex index in tmpmask
tmpmask |= (1 << index);
for (int i = 0; i < g->V; i++) {
if ((index != i)
&& IsEdge(g, index, i)) {
// Set bits corresponding to all
// vertex which can be visite
// by this vertex by ORing
// the return value by util function
// Vertex is not visited
if (mask[i] == 0) {
int retmask
= MotherVertexUtil(
g, i, mask, m_vertex);
tmpmask |= retmask;
}
// Vertex is already visited
else {
tmpmask |= mask[i];
}
// Check if current vertex is
// mother vertex or mother vertex
// is already found
if (tmpmask == (pow(2, g->V) - 1)) {
// If all bits of a mask is set
// it means current vertex
// is mother vertex
if (*m_vertex == -1) {
*m_vertex = index;
}
return tmpmask;
}
}
}
// populate tmpmask as final
// bit mask of the vertex
mask[index] |= tmpmask;
return mask[index];
}
int MotherVertex(Graph* g)
{
int v = g->V;
int* mask = new int(v);
// Initially bit mask
// for all vertex will be 0
for (int i = 0; i < v; i++) {
mask[i] = 0;
}
// DFS traversal is used to check
// for the mother vertex
// All set bits (of bitmask of a vertex)
// represent the current vertex index
// and index of vertices which could be
// visited from the current vertex.
/* Example:
If a vertex index is 3
then and vertex 5, 7 and 10
can be visited from this vertex
then final bit mask of this vertex
would be
00000000000000000000010010101000
(bits 3, 5, 7 and 10 are set) */
// tmpmask is used to store
// the final bitmask of the vertex.
int tmpmask = 0;
// flag to check if
// mother vertex is found
int m_vertex = -1;
for (int index = 0; index < v; index++) {
// set the bit corresponding
// to vertex index in tmpmask
tmpmask = (1 << index);
// mask for a vertex is 0
// means it has not yet
// visited so visit this vertex
if (mask[index] == 0) {
int retmask
= MotherVertexUtil(
g, index,
mask, &m_vertex);
// set bits corresponding to all
// vertices which can be visited
// from this vertex by ORing
// the return value by util function
tmpmask |= retmask;
}
// check if current vertex is
// mother vertex or mother vertex
// is already found
// If all bits of a mask is set
// it means current vertex
// is mother vertex
if (tmpmask == (pow(2, v) - 1)) {
// current vertex is mother vertex
if (m_vertex == -1) {
m_vertex = index;
}
break;
}
// populate tmpmask as final bit
// mask of the vertex
mask[index] |= tmpmask;
}
return m_vertex;
}
// Driver code
int main()
{
Graph* g = CreateGraph(7);
AddEdge(g, 0, 2);
AddEdge(g, 0, 1);
AddEdge(g, 1, 3);
AddEdge(g, 4, 1);
AddEdge(g, 5, 2);
AddEdge(g, 5, 6);
AddEdge(g, 6, 0);
AddEdge(g, 6, 4);
PrintGraph(g);
int m_vertex = MotherVertex(g);
if (m_vertex == -1) {
cout << "Mother vertex is not"
<< " existing in this graph"
<< endl;
}
else {
cout << "Mother vertex is: "
<< m_vertex << endl;
}
return 0;
}
输出：
There is an edge from 0 to 2
There is an edge from 0 to 1
There is an edge from 1 to 3
There is an edge from 4 to 1
There is an edge from 5 to 6
There is an edge from 5 to 2
There is an edge from 6 to 4
There is an edge from 6 to 0
Mother vertex is: 5
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