この問題では、互いに到達可能な異なる2頂点からなる、順序を区別しないペアの数を求めます。2頂点が互いに到達可能であることと、同じ強連結成分(SCC)に属することは同値です。SCC内では、どの頂点からも他のすべての頂点へ有向路が存在します。
サイズが s の各SCCでは、s * (s - 1) / 2 個のペアすべてが条件を満たします。反復版のコサラジュ法を使います。1回目の深さ優先探索では明示的なフレームを使って頂点の終了順を記録し、2回目の探索では辺を反転したグラフを終了順の逆順にたどってSCCを集めます。明示的なスタックを使うため、深いグラフでもJavaの呼び出しスタックがあふれません。時間計算量は O(N + M)、空間計算量も O(N + M) です。
入力の頂点番号は1からNまでです。パーサーは整数の間にある任意の空白文字を処理できます。
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import java.io.*;
import java.util.*;
public class Main {
static class FastScanner {
private final InputStream in = System.in;
private final byte[] buffer = new byte[1 << 16];
private int ptr = 0, len = 0;
int nextInt() throws IOException {
int c;
do {
c = read();
} while (c <= ' ' && c != -1);
int value = 0;
while (c > ' ') {
value = value * 10 + c - '0';
c = read();
}
return value;
}
private int read() throws IOException {
if (ptr == len) {
len = in.read(buffer);
ptr = 0;
if (len == -1) return -1;
}
return buffer[ptr++];
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
FastScanner fs = new FastScanner();
int n = fs.nextInt();
int m = fs.nextInt();
List<Integer>[] graph = new ArrayList[n + 1];
List<Integer>[] reverse = new ArrayList[n + 1];
for (int i = 1; i <= n; i++) {
graph[i] = new ArrayList<>();
reverse[i] = new ArrayList<>();
}
for (int i = 0; i < m; i++) {
int from = fs.nextInt();
int to = fs.nextInt();
graph[from].add(to);
reverse[to].add(from);
}
boolean[] visited = new boolean[n + 1];
int[] nextEdge = new int[n + 1];
int[] stack = new int[n];
int[] order = new int[n];
int orderSize = 0;
for (int start = 1; start <= n; start++) {
if (visited[start]) continue;
int top = 0;
stack[0] = start;
visited[start] = true;
while (top >= 0) {
int v = stack[top];
if (nextEdge[v] < graph[v].size()) {
int to = graph[v].get(nextEdge[v]++);
if (!visited[to]) {
visited[to] = true;
stack[++top] = to;
}
} else {
order[orderSize++] = v;
top--;
}
}
}
Arrays.fill(visited, false);
long answer = 0;
for (int i = orderSize - 1; i >= 0; i--) {
int start = order[i];
if (visited[start]) continue;
int top = 0;
int size = 0;
stack[0] = start;
visited[start] = true;
while (top >= 0) {
int v = stack[top--];
size++;
for (int to : reverse[v]) {
if (!visited[to]) {
visited[to] = true;
stack[++top] = to;
}
}
}
answer += (long) size * (size - 1) / 2;
}
System.out.println(answer);
}
}