社交媒体

染色法判定二分图

染色法是常用的判断二分图的方法,时间复杂度为 $\operatorname O(n + m)$。

中心思想

二分图实际上可以分为两边,如下图:
![[Pasted image 20250811172215.png|204]]
一个二分图内的点可以分为两类,即左边和右边。

染色法的中心思想为通过给图染色,使每个点与他相连的点的颜色都不相同,形成这两类,从而判断这个图是否为二分图。

在时间操作上,先从一个未染色的点开始,把相连的点不断染成和当前点相反的颜色,并不断扩展至整个图。在这个过程中,如果有一个点的染色和相邻的点一样,即染色冲突,则说明此图不能成为二分图。

而每个点的染色(白和黑),即代表了二分图后他在哪一边。(一般不用)

正确性

正确性显而易见。

一个点只能染成一种颜色 如果一个点既需要被染成白色,又需要染成黑色,则说明这个图在染色时存在冲突,,那么就无法形成二分图。

代码

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cstring>

using namespace std;

const int N = 100010, M = N * 2;

int n, m;

int h[N], ne[M], e[M], idx;
int color[N];

void add(int a, int b)
{
    e[idx] = b, ne[idx] = h[a], h[a] = idx ++ ;
}

bool dfs(int u, int c) // 染色过程,成功返回 true,失败返回 false
{
    color[u] = c;
    
    for (int i = h[u]; i != -1; i = ne[i])
    {
        int j = e[i];
        if (!color[j]) // 如果没染色,则染色
        {
            if (!dfs(j, 3 - c)) return false; // 如果染色失败,则说明不能二分图
        }
        else if (color[j] == color[u]) return false; // 如果已经染色,而这个点不是相反颜色
        // 则说明染色冲突,无法形成二分图
    }
    
    return true;
}

int main()
{
    cin >> n >> m;
    
    
    memset(h, -1, sizeof h);
    while (m -- )
    {
        int a, b;
        cin >> a >> b;
        add(a, b);
        add(b, a);
    }
    bool flag = true;
    for (int i = 1; i <= n; i ++ ) // 对每一个连通块都进行染色
    {
        if (!color[i]) 
        {
            if (!dfs(i, 1))
            {
	            flag = false;
	            break;
            }
        }
    }
    
	if (flag) puts("Yes");
	else puts("No");
	
    return 0;
}

扩展