GRL_3_C: Strongly Connected Components

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using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

// Q054 強連結成分分解 https://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=GRL_3_C&lang=jp
class Program
{
    static string InputPattern = "InputX";

    static List<string> GetInputList()
    {
        var WillReturn = new List<string>();

        if (InputPattern == "Input1") {
            WillReturn.Add("5 6");
            WillReturn.Add("0 1");
            WillReturn.Add("1 0");
            WillReturn.Add("1 2");
            WillReturn.Add("2 4");
            WillReturn.Add("4 3");
            WillReturn.Add("3 2");
            WillReturn.Add("4");
            WillReturn.Add("0 1");
            WillReturn.Add("0 3");
            WillReturn.Add("2 3");
            WillReturn.Add("3 4");
            //1
            //0
            //1
            //1
        }
        else {
            string wkStr;
            while ((wkStr = Console.ReadLine()) != null) WillReturn.Add(wkStr);
        }
        return WillReturn;
    }

    static int mV;
    static int mE;
    static int UB;

    static List<int>[] mSeiEdgeListArr; // 隣接グラフ(正方向)
    static List<int>[] mRevEdgeListArr; // 隣接グラフ(逆方向)
    static bool[] mVisitedArr; // 訪問済ノードの管理
    static int[] mPostNumArr; // DFSツリーでの訪問順(帰りがけ順)

    static int mTimer;

    static void Main()
    {
        List<string> InputList = GetInputList();

        int[] wkArr = { };
        Action<string> SplitAct = pStr =>
            wkArr = pStr.Split(' ').Select(X => int.Parse(X)).ToArray();

        SplitAct(InputList[0]);
        mV = wkArr[0];
        mE = wkArr[1];

        UB = mV - 1;

        mSeiEdgeListArr = new List<int>[UB + 1];
        mRevEdgeListArr = new List<int>[UB + 1];
        mVisitedArr = new bool[UB + 1];
        mPostNumArr = new int[UB + 1];

        for (int I = 0; I <= UB; I++) {
            mSeiEdgeListArr[I] = new List<int>();
            mRevEdgeListArr[I] = new List<int>();
        }

        foreach (string EachStr in InputList.Skip(1).Take(mE)) {
            SplitAct(EachStr);
            int s = wkArr[0];
            int e = wkArr[1];
            mSeiEdgeListArr[s].Add(e);
            mRevEdgeListArr[e].Add(s);
        }

        // 処理01 深さ優先探索を行い、帰りがけで番号を振る
        mTimer = 1;
        for (int I = 0; I <= UB; I++) {
            ExecDFS1(I);
        }

        // ノード[帰りがけでの番号]なDict
        var PostNumIndDict = new Dictionary<int, int>();
        for (int I = 0; I <= UB; I++) {
            PostNumIndDict[mPostNumArr[I]] = I;
        }

        // 訪問済配列の初期化
        mVisitedArr = new bool[UB + 1];

        // 処理02 枝の向きを反転して、深さ優先探索を行う

        // 強連結成分の代表値[ノード]なDict
        var RootNodeDict = new Dictionary<int, int>();

        foreach (var EachPair in PostNumIndDict.OrderByDescending(pX => pX.Key)) {
            if (mVisitedArr[EachPair.Value]) continue;

            HashSet<int> VisitedSet = ExecDFS2(EachPair.Value);

            foreach (int EachNode in VisitedSet) {
                RootNodeDict[EachNode] = EachPair.Value;
            }
        }

        // クエリに回答する
        foreach (string EachStr in InputList.Skip(1 + mE + 1)) {
            SplitAct(EachStr);
            int RootNode1 = RootNodeDict[wkArr[0]];
            int RootNode2 = RootNodeDict[wkArr[1]];
            Console.WriteLine(RootNode1 == RootNode2 ? 1 : 0);
        }
    }

    // 処理01 深さ優先探索を行い、帰りがけで番号を振る
    static void ExecDFS1(int pCurr)
    {
        if (mVisitedArr[pCurr]) return;

        mVisitedArr[pCurr] = true;

        foreach (int EachNext in mSeiEdgeListArr[pCurr]) {
            ExecDFS1(EachNext);
        }
        mPostNumArr[pCurr] = mTimer++;
    }

    struct JyoutaiDef
    {
        internal int CurrNode;
    }

    // 処理02 枝の向きを反転して、深さ優先探索を行う
    static HashSet<int> ExecDFS2(int pStaNode)
    {
        var Stk = new Stack<JyoutaiDef>();
        JyoutaiDef WillPush;
        WillPush.CurrNode = pStaNode;
        Stk.Push(WillPush);

        var VisitedSet = new HashSet<int>();
        VisitedSet.Add(pStaNode);
        mVisitedArr[pStaNode] = true;

        while (Stk.Count > 0) {
            JyoutaiDef Popped = Stk.Pop();
            VisitedSet.Add(Popped.CurrNode);
            mVisitedArr[Popped.CurrNode] = true;

            foreach (int EachNext in mRevEdgeListArr[Popped.CurrNode]) {
                if (mVisitedArr[EachNext]) continue;

                WillPush.CurrNode = EachNext;
                Stk.Push(WillPush);
            }
        }
        return VisitedSet;
    }
}

解説

まず、任意のノードから深さ優先探索を行い帰りがけで番号を振ります。
1回の深さ優先探索で未訪問のノードがあったら、別のノードから
また深さ優先探索を行います。

次に、上記の帰りがけ番号の大きいノードから
枝の向きを逆にして、深さ優先探索を行います。
この深さ優先探索の訪問ノードが強連結成分になります。