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数据结构:图论:拓扑排序! 两种方法!
拓扑排序:(1)由偏序变成全序的过程!直观的说,偏序指集合中仅有部分成员之间可比较!而全序指集合中全体成员之间均可比较!
(2)将G中所有顶点排成一个线性序列,使得图中任意一对顶点u和v,若边(u,v)∈E(G),则u在线性序列中出现在v之前。
数据结构中进行拓扑排序的方法:
方法一:
(1)在有向图中选一个没有前驱的顶点且输出之!
(2)从图中删除该顶点和所有以它为尾的弧。
(3)重复上述两部,直至全部顶点均已输出,或者当前图中不存在无前驱的顶点为止。后一种情况说明有向图中存在环!
代码:
#include <iostream>#include <string>using namespace std;const int MAXN = 1000;int G[MAXN][MAXN], n, m, count = 0; //n代表DAG中的顶点的个数,m代表DAG中的边的个数!int ans[MAXN];bool topoSort(int a[][MAXN]) { int into[MAXN]; //记录所有顶点的入度。 memset(into, 0, sizeof(into)); for(int i = 0; i < n; ++i) { for(int j = 0; j < n; ++j) { if(a[i][j]) ++into[j]; //求出图中所有顶点的入度! } } for(int i = 0; i < n; ++i) { //循环n次,每一次加入一个点到拓扑排序中去! int j = 0; while(into[j] != 0) { //寻找图中入度为零的点! ++j; if(j >= n) return false; //DAG中存在有向环! } ans[i] = j; //把该入度为零的点放入拓扑排序中! into[j] = -1; //该点放进拓扑排序以后,把他的入度标记为-1,为了下一次找入度为零的点做准备! for(int k = 0; k < n; ++k) { //没加入一个点到拓扑排序中以后,更新各顶点的入度! if(a[j][k]) --into[k]; } } return true;}int main() { cin >> n >> m; memset(G, 0, sizeof(G)); for(int i = 0; i < m; ++i) { int u, v; cin >> u >> v; G[u][v] = 1; } if(topoSort(G)) { for(int i = 0; i < n; ++i) { cout << ans[i] << " "; } cout << endl; }else { cout << "can not topoSort, because DAG has a circle" << endl; } return 0;}
方法二:
当有向图中无环的时候,可以利用dfs来进行拓扑排序。因为图中无环,则由图中某点出发进行DFS时,最先退出DFS函数的顶点即出度为零的点,是拓扑排序中最后一个顶点。所以按退出DFS函数的先后记录下来的顶点序列即为逆向的拓扑有序序列。
下面的代码中:c[u]==0 代表该点u从来没有调用过dfs(u),c[u]==1则代表递归调用过dfs(u)和u的所有子孙,c[u]==-1 代表该点u正在调用dfs(u)(即递归调用dfs(u)正在栈帧中,尚未返回)。
#include <iostream>#include <string>using namespace std;const int MAXN = 1000;int n, m, t;int G[MAXN][MAXN], c[MAXN];bool dfs(int u) { c[u] = -1; //开始递归调用u节点,所以设置c[u] = -1; for(int v = 0; v < n; ++v) if(G[u][v]){ if(c[v] < 0) return false; //如果u的一个子孙节点v正在调用中,说明该DAG存在有向环,则返回false else if(!c[v] && !dfs(v)) return false //如果u的一个子孙节点v从来没调用过,但是v的子树中存在有向环,则返回false } c[u] = 1; //检查完了u节点的所有子孙,中途没有返回false,说明u的子树中不存在有向环 topo[--t] = u; //所以把该节点加入到拓扑排序中 return true;}bool topoSort() { t = n; memset(c, 0, sizeof(c)); for(int u = 0; u < n; ++i) if(!c[u]){ //如果该节点u从来没有递归调用过 if(!dfs(u)) return false; //如果该节点u的所有子树中存在有向环,则返回false } return true;}int main() { cin >> n >> m; memset(G, 0, sizeof(G)); for(int i = 0; i < m; ++i) { int u, v; cin >> u >> v; G[u][v] = 1; } if(topoSort()){ for(int i = 0; i < n; ++i){ cout << topo[i] << " "; } cout << endl; }else{ cout << "can not topoSort, because DAG has a circle" << endl; } return 0;}
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