拓扑排序1
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拓扑排序-有向⽆环图(DAG,DirectedAcyclicGraph)条件:1.每个顶点出现且只出现⼀次。
2.若存在⼀条从顶点 A 到顶点 B 的路径,那么在序列中顶点 A 出现在顶点 B 的前⾯。
有向⽆环图(DAG)才有拓扑排序,⾮DAG图没有拓扑排序⼀说。
⼀般⽤有向边指⽰顺序关系,运⽤于顺序关系。
例如,下⾯这个图:显然是⼀个DAG图,1→4表⽰4的⼊度+1,4是1的邻接点,代码表⽰:前者deg[4]++;后者⽤vector[1].push(4)如何写出拓扑排序代码?1.⾸先将边与边的关系确定,建⽴好⼊度表和邻接表。
2.从⼊度为0的点开始删除,如上图显然是1的⼊度为0,先删除。
3.于是,得到拓扑排序后的结果是 { 1, 2, 4, 3, 5 }。
通常,⼀个有向⽆环图可以有⼀个或多个拓扑排序序列。
因为同⼀⼊度级别的点可以有不同的排序⽅式。
4.拓扑排序可以判断图中有⽆环,如下图显然4,5,6⼊度都是1,不存在⼊度为0的点,⽆法进⾏删除操作。
判断有⽆环的⽅法,对⼊度数组遍历,如果有的点⼊度不为0,则表明有环。
例题+代码拓扑排序(⼀)-Hiho-Coder1174描述由于今天上课的⽼师讲的特别⽆聊,⼩Hi和⼩Ho偷偷地聊了起来。
⼩Ho:⼩Hi,你这学期有选什么课么?⼩Hi:挺多的,⽐如XXX1,XXX2还有XXX3。
本来想选YYY2的,但是好像没有先选过YYY1,不能选YYY2。
⼩Ho:先修课程真是个⿇烦的东西呢。
⼩Hi:没错呢。
好多课程都有先修课程,每次选课之前都得先查查有没有先修。
教务公布的先修课程记录都是好多年前的,不但有重复的信息,好像很多都不正确了。
⼩Ho:课程太多了,教务也没法整理吧。
他们也没法⼀个⼀个确认有没有写错。
⼩Hi:这不正是轮到⼩Ho你出马的时候了么!⼩Ho:哎??我们都知道⼤学的课程是可以⾃⼰选择的,每⼀个学期可以⾃由选择打算学习的课程。
唯⼀限制我们选课是⼀些课程之间的顺序关系:有的难度很⼤的课程可能会有⼀些前置课程的要求。
拓扑排序---AOV图对⼀个有向⽆环图(Directed Acyclic Graph简称DAG)G进⾏拓扑排序,是将G中全部顶点排成⼀个线性序列,使得图中随意⼀对顶点u和v,若边(u,v)∈E(G),则u在线性序列中出如今v之前。
通常,这种线性序列称为满⾜拓扑次序(Topological Order)的序列,简称拓扑序列。
简单的说。
由某个集合上的⼀个偏序得到该集合上的⼀个全序,这个操作称之为拓扑排序.步骤:由AOV⽹构造拓扑序列的拓扑排序算法主要是循环运⾏下⾯两步,直到不存在⼊度为0的顶点为⽌。
(1) 选择⼀个⼊度为0的顶点并输出之。
(2) 从⽹中删除此顶点及全部出边。
循环结束后,若输出的顶点数⼩于⽹中的顶点数。
则输出“有回路”信息,否则输出的顶点序列就是⼀种拓扑序列.代码段例如以下://拓扑排序图AOE代码段//杨鑫/**在⼀个表⽰project的有向图。
⽤顶点表⽰活动,⽤弧表⽰活动之间的优先关系,*这种有向图为顶点表⽰活动的⽹。
我们称为AOV(Activity On Vertex Network)* *///边表结点#define MAXVEX 1000typedef struct EdgeNode{int adjvex; //邻接点域。
存储该顶点相应的下标int weight; //⽤于存储权值,对于⾮⽹图能够不须要struct EdgeNode *next; //链域。
指向下⼀个邻接点}EdgeNode;//顶点表结点typedef struct VertexNode{int in; //顶点的⼊度int data; //顶点域,存储顶点信息EdgeNode *firstedge; //边表头指针}VertexNode, AdjList[MAXVEX];typedef struct{AdjList adjList;int numVertexes, numEdges; //图中当前的顶点数和边数}graphAdjList, *GraphAdjList;//此处还应该定义⼀个栈来存储⼊度为0的顶点。
拓扑排序例子-回复什么是拓扑排序?为什么要进行拓扑排序?如何进行拓扑排序?这篇文章将为你逐步解答这些问题。
拓扑排序是一种用于有向无环图(DAG)的算法,它将图中的节点按照一种特定的顺序进行排序。
拓扑排序往往用于解决有依赖关系的任务调度问题,其中任务的执行必须按照一定的顺序。
通过拓扑排序,我们可以确定任务的执行顺序,确保每个任务在它所依赖的任务执行完毕之后再执行。
那么为什么要进行拓扑排序呢?想象一下,你要为一本书编写目录,你希望按照章节的顺序来编写目录,否则读者可能会迷失在无序的章节中。
在这个例子中,每个章节都相当于一个任务,它们之间存在一定的依赖关系,因为后续的章节可能会引用之前的内容。
通过拓扑排序,你可以确定每个章节的先后顺序,确保目录的编写顺利进行。
那么如何进行拓扑排序呢?拓扑排序使用了一种叫做“深度优先搜索”的算法。
算法从一个未访问的节点开始遍历图,当遍历到一个节点时,它将其标记为已访问,并继续遍历该节点的所有邻接节点。
当一个节点的所有邻接节点都被访问完毕后,它将被添加到排序结果的头部。
最终,我们得到的排序结果就是拓扑排序的结果。
下面,我们来举一个具体的例子来演示拓扑排序的过程。
假设我们有以下的任务依赖关系图:[1] > [2] > [4]\\ v> [3] > [5]在这个图中,节点表示任务,箭头表示任务之间的依赖关系。
例如,节点2依赖于节点1,节点4依赖于节点2,等等。
我们的目标是按照依赖关系的顺序对节点进行排序。
首先,我们从一个未访问的节点开始,假设我们选择节点1。
我们接下来需要遍历节点1的所有邻接节点,即节点2和节点3。
然后,我们继续遍历这两个节点的邻接节点,依次为节点4和节点5。
由于节点4和节点5都没有邻接节点,它们被添加到排序结果的头部。
接着,我们回溯到节点2,它的邻接节点3已经被访问过了,所以它也被添加到排序结果的头部。
最后,我们回溯到节点1,将其添加到排序结果的头部。
拓扑排序序列的步骤拓扑排序是一种常用的有向图排序算法,它可以用来解决依赖关系的排序问题。
拓扑排序序列指的是通过拓扑排序算法得到的图中节点的一个线性排序。
在本文中,我们将深入探讨拓扑排序的步骤并给出实现示例。
一、拓扑排序简介拓扑排序适用于有向无环图(DAG)。
它的基本思想是将有向图中的节点按照依赖关系排序,使得每个节点的所有前驱节点都在它的前面。
如果存在环路,则无法进行拓扑排序。
二、拓扑排序步骤1. 初始化一个队列,用于储存入度为0的节点。
2. 遍历图中的所有节点,并统计每个节点的入度,将入度为0的节点加入队列。
3. 从队列中取出一个节点,将其输出,并将其所有邻接节点的入度减1。
4. 如果邻接节点的入度变为0,则将其加入队列。
5. 重复步骤3和步骤4,直到队列为空。
6. 如果输出的节点数量与图中节点的数量相同,则拓扑排序成功;否则,说明图中存在环路,无法进行拓扑排序。
示例代码如下:```pythondef topological_sort(graph):indegree = [0] * len(graph)queue = []# 统计每个节点的入度for node in graph:for adjacent in graph[node]: indegree[adjacent] += 1 # 将入度为0的节点加入队列 for i in range(len(indegree)):if indegree[i] == 0:queue.append(i)result = []while queue:node = queue.pop(0)result.append(node)# 将邻接节点的入度减1 for adjacent in graph[node]:indegree[adjacent] -= 1if indegree[adjacent] == 0: queue.append(adjacent) # 判断是否成功拓扑排序if len(result) == len(graph):return resultelse:return []# 图的邻接表表示graph = {0: [1, 2],1: [3, 4],2: [3],3: [],4: [3]}result = topological_sort(graph)if result:print("拓扑排序序列为:", result)else:print("图中存在环路,无法进行拓扑排序")```以上代码实现了拓扑排序的步骤,可以根据具体需求进行调用和扩展。
拓扑排序的基本算法拓扑排序是面试中经常涉及到的一个经典算法,特别是在有向无环图(Directed Acyclic Graph, DAG)的处理中应用广泛。
本文将详细介绍拓扑排序的基本算法及其实现过程。
1. 前置知识在讲拓扑排序算法之前,需要先理解有向图和拓扑结构的概念。
有向图:顶点之间存在有向边的图。
拓扑结构:由一组具有局部顺序关系的节点组成的集合,这些节点既可以是实际存在的物体,也可以是抽象的概念。
2. 拓扑排序的定义拓扑排序是针对有向无环图(DAG)所定义的一种算法,它可以将DAG图中的所有节点排成一条线性序列,使得对于任何一条边(u,v),都有u排在v的前面。
3. 拓扑排序的基本过程步骤一:选择入度为0的节点作为起点。
如果没有入度为0的节点,则图中存在环,算法无法完成。
步骤二:对选择的起点进行遍历,将它所能到达的节点的入度减一。
步骤三:再从入度为0的节点开始,重复上述过程,直到所有节点都已经遍历完成。
4. 拓扑排序的实现方式使用队列来实现拓扑排序过程。
4.1 准备阶段:- 定义一个队列queue和一个数组inDegree用来存储每个节点的入度;- 将每个节点的入度初始化为0;- 遍历有向图,计算每个节点的入度,并更新inDegree数组。
4.2 开始拓扑排序:- 将所有入度为0的节点放入队列中;- 当队列非空时,重复下述操作:1. 取出队首元素;2. 对该节点能够到达的所有节点的入度减一;3. 如果入度减为0,则将该节点加入队列中。
- 如果拓扑排序过程中遍历到的节点数小于有向图的节点总数,则有向图中存在环。
5. 拓扑排序的时间复杂度和空间复杂度时间复杂度为O(|V|+|E|),其中V表示节点集合,E表示边集合。
空间复杂度为O(|V|),即需要存储每个节点的入度。
6. 总结拓扑排序算法是面试中必备的经典算法,它能够处理有向无环图(DAG)中的节点排序问题,为后续的遍历等操作提供了便利。
拓扑排序的基本过程包括选择入度为0的节点、遍历节点及更新节点的入度,使用队列来实现算法过程。
什么是拓扑排序?
拓扑排序是一种对有向无环图(DAG)进行排序的算法,它可以将图中的顶点
按照一定的顺序排列,使得图中任意一条边的起点在排列中都出现在终点之前。
具体来说,拓扑排序的过程是这样的:
1. 首先,找到图中入度为0的顶点(即没有任何边指向它的顶点),将其加入到排序的结果中。
2. 然后,移除这个顶点以及由它出发的所有边,更新剩余顶点的入度。
3. 重复以上步骤,直到所有的顶点都被加入到排序结果中或者发现图中存在环。
如果最终所有的顶点都被加入到排序结果中,那么这个排序就是图的一个拓扑
排序;如果在过程中发现了环,那么图不具有拓扑排序。
拓扑排序的应用非常广泛,比如在软件工程中可以用来解决模块的依赖关系,
或者在任务调度中确定任务的执行顺序等等。
这个算法的时间复杂度为O(V+E),其中V为顶点的数量,E为边的数量。
拓扑排序讲解+例题对⼀个==有向⽆环图(Directed Acyclic Graph简称DAG)==G进⾏拓扑排序,是将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。
通常,这样的线性序列称为满⾜拓扑次序(Topological Order)的序列,简称拓扑序列。
简单的说,由某个集合上的⼀个偏序得到该集合上的⼀个全序,这个操作称之为拓扑排序。
⽐如说给定若⼲个两个元素之间的⼤⼩关系,要转换成所有元素的总体⼤⼩关系,就可以⽤拓扑排序来处理下⾯给出的例题就是这个样⼦关于拓扑排序还有⼀种⽤法->判断给定的有向图中是否存在环下⾯来说明⼀下拓扑排序的相关步骤:(默认已经将图存好)⾸先统计所有点的⼊度,然后将所有点⼊度为0的所有点放进队列(根据题⽬特殊要求也可以使⽤优先队列)然后采取像BFS那样的⽅式,当队列⾮空的时候,始终取队列头端的⼀个元素,并将这个元素记录下来之后pop掉,把这个点(⽐如说是点P)放进⽤来存储拓扑序列的不定长数组vector中,然后遍历和这个点相连的所有点,并将与点P相连的所有点的⼊度减少1(换句话说讲点P去掉之后,他的指向关系就会消失,并且以他为起点的所有点的⼊度都会减⼩1),如果这个点的⼊度刚好为0,那么正好可以将这个点继续放到队列中,如此反复伪代码如下void top_sort(){for(int i=1;i<=n;i++){if(⼊读为0) que.push(i);}while(que.size()){int top = que.top()/que.front();que.pop();vet.push_back(这个点->top);for(int i=1;i<=n;i++){///在数据范围⾜够⼩的情况下可以直接采取⼆维数组存图/// gra[i][j] == 1表⽰有⼀条从i指向j的边,反之没有if(相连){deg[i]--;if(deg[i] == 0) que.push(i);}}}}下⾯是⽐较常⽤的⼩模板:priority_queue <int, vector<int>, greater<int> >litt;int dege[507];int n,m;int gra[507][507];vector<int>vet;void top_sort(){for(int i=1;i<=n;i++){if(dege[i] == 0) litt.push(i);}while(litt.size()){int tp = litt.top();litt.pop();vet.push_back(tp);for(int i=1;i<=n;i++){if(gra[tp][i]){dege[i] --;if(dege[i] == 0) litt.push(i);}}}}下⾯来看例题:题⽬描述有N个⽐赛队(1<=N<=500),编号依次为1,2,3,。
拓扑排序求最长路径1. 什么是拓扑排序?拓扑排序是对有向无环图(DAG)进行排序的一种算法。
在有向图中,如果存在一条从节点A到节点B的有向边,那么节点A就必须在节点B之前进行排序。
拓扑排序通过将图中的节点按照一定的顺序进行排列,使得任意两个节点之间不存在环。
拓扑排序可以应用于许多问题,比如任务调度、依赖关系分析等。
2. 拓扑排序算法2.1. 算法原理拓扑排序算法基于深度优先搜索(DFS)或广度优先搜索(BFS)实现。
其基本思想是通过遍历图中的所有节点,并记录每个节点的入度(即指向该节点的边数)。
然后从入度为0的节点开始遍历,并将其加入结果列表中。
然后将与该节点相邻的节点的入度减1,并将新入度为0的节点加入结果列表。
重复此过程直到所有节点都被加入结果列表。
2.2. 算法步骤以下是拓扑排序算法的详细步骤:1.初始化一个空结果列表result和一个空队列queue。
2.遍历图中所有节点,并统计每个节点的入度。
3.将入度为0的节点加入队列queue。
4.当队列queue不为空时,执行以下步骤:–从队列queue中取出一个节点node,并将其加入结果列表result。
–遍历与节点node相邻的所有节点,并将它们的入度减1。
–如果某个节点的入度减为0,则将其加入队列queue。
5.如果结果列表result的长度等于图中的节点数,则说明拓扑排序成功;否则,说明图中存在环。
以下是使用Python语言实现拓扑排序算法的示例代码:from collections import defaultdict, dequedef topological_sort(graph):# 统计每个节点的入度in_degree = defaultdict(int)for node in graph:for neighbor in graph[node]:in_degree[neighbor] += 1# 初始化结果列表和队列result = []queue = deque()# 将入度为0的节点加入队列for node in graph:if in_degree[node] == 0:queue.append(node)# 拓扑排序while queue:node = queue.popleft()result.append(node)for neighbor in graph[node]:in_degree[neighbor] -= 1if in_degree[neighbor] == 0:queue.append(neighbor)if len(result) == len(graph):return resultelse:return None3. 拓扑排序求最长路径在有向无环图中,求最长路径可以通过拓扑排序算法来实现。
图的拓扑排序图的拓扑排序(TopologicalSorting)是指将一个有向无回路的图的顶点排序的方法。
它的表示和排序经常是一个有向图的核心。
有许多应用,用拓扑排序实现,比如活动安排问题、调度问题等,也能应用在计算机科学中,比如求解依赖关系等。
图的拓扑排序实际上是个结构优化问题,要求以最少的顶点构成图,使得它能够完整描述一个有向无回路图。
“拓扑排序”这个名称源自拓扑学,它是一种研究许多结构的学科,主要是用来描述无自循环的有向图的结构特性。
拓扑排序则是根据拓扑学来对给定的图进行排序,以使其有序化。
拓扑排序的基本原理是从一个有向图开始,把它分解成多个有向图的子图,而每个子图只有一个顶点没有出度。
从其中一个没有出度的顶点开始,把它加入到一个结果序列,接着从它的邻节点中选择一个没有出度的顶点,加入到结果序列中,直到所有顶点加入到结果序列中,就得到了一个有序的拓扑排序结果。
在有向图的拓扑排序中,有若干种算法,如拓扑排序算法、Kahn 算法、深度优先搜索算法等,它们经常用来在有向图中完成拓扑排序。
拓扑排序算法要求每个节点拥有一个入度(可以理解为前驱节点的个数),会用入度为0的节点来构成起点,然后按照节点的入度从小到大的顺序搜索,直到所有节点都被搜索。
Kahn算法与拓扑排序算法类似,它使用一个队列,从0入度的节点开始,把所有的0入度的节点入队,然后按照它们的出度,从队列里取出每一个节点,把节点的所有后继节点减1入度,如果减完之后发现有入度为0的节点,那么就入队,直到队列为空,就可以完成拓扑排序。
深度优先搜索算法也可以用来进行拓扑排序,它的基本思想是,从一个节点开始,按照深度优先搜索的方式,把节点进行拓扑排序,直到所有节点都被搜索完毕,就可以得到一个拓扑排序的序列。
在实际应用中,拓扑排序经常被用来解决活动安排问题和调度问题,因为这些问题都可以抽象成图模型来表示,而图的拓扑排序可以由此得到一个有序的序列,使得它们能够在正确的时序内完成。
图的遍历:拓扑排序(+反向拓扑)【需要解决的问题】对⼀个有向⽆环图(DAG)拓扑排序。
拓扑排序就是,对图上的点进⾏排序,使得排在后⾯的点不能通过⼀条路径到前⾯的点。
⽐如下⾯这个图:其中⼀个拓扑排序是1,2,3,4,5;⽽1,2,5,3,4就不⾏,因为3能到达5。
因此可以得出:⽤⼀个队列实现,先把⼊度为0的点放⼊队列,每次将队⾸元素加⼊ans[i…j]中,删除队⾸元素,并删除该点连接的所有边,于是每次删除⼀个点都会产⽣⼀个新的⼊度为0的点,再把这个点插⼊队列,递归即可。
拓扑排序模板如下://复杂度:O(N+M),N为点数,M为边数//输⼊:n,vector变量g[] n表⽰点的个数,g[i][j]表⽰从点i连出去到点j的边,有g[i][j]=j;//输出:返回对给定的图,是否能够拓扑排序;L[]⽤来记录拓扑排序的结果const int MAXN=100005;vector<int> g[MAXN];int degree[MAXN],L[MAXN],n,m;bool toposort(){memset(degree,0,sizeof(degree));for(int i=0;i<n;i++)for(int j=0;j<g[i].size();j++)degree[g[i][j]]++;int tot=0;queue<int> que; //tuposort的实现类似于BFSfor(int i=0;i<n;i++)if(!degree[i])que.push(i);while(!que.empty()){int x=que.front();que.pop();L[tot++]=x;for(int j=0;j<g[x].size();j++){int t=g[x][j];degree[t]--;if(!degree[t])que.push(t);}}if(tot==n) return true;return false;}但实际上,在⼀个图的拓扑排序的问题中,因为常常有不⽌⼀种排序⽅式,所以题⽬往往要求在所有排序⽅式中,让序号⼩的尽量排前(只要满⾜拓扑条件),所以⽤queue不够,得⽤优先队列priority_queue来解决;⽽且,⽤优先队列实现时,不是把⼊度为0的点先放⼊队列,⽽是出度为0的点先⼊队(反向拓扑);拓扑排序+优先队列模板如下:const int MAXN=100005;vector<int> g[MAXN];int degree[MAXN],L[MAXN],n,m;void toposort(){int tot=0;priority_queue<int> que; //toposort的实现类似于BFSfor(int i=1;i<=n;i++)if(!degree[i])que.push(i);while(!que.empty()){int x=que.top();que.pop();L[tot++]=x;for(int j=0;j<g[x].size();j++){int t=g[x][j];degree[t]--;if(!degree[t])que.push(t);}}// if(tot==n) return true;// return false;}inline void init_input(int m){memset(degree,0,sizeof(degree)); memset(L,0,sizeof(L));memset(g,0,sizeof(g));for(int i=0;i<m;i++){scanf("%d %d",&a,&b);g[b].push_back(a);degree[a]++; //important}}。
拓扑排序与关键路径分析拓扑排序和关键路径分析是项目管理和图论中常用的两种技术,用于分析和优化活动的执行顺序。
在本文中,我们将探讨这两种技术的原理、应用和实施方法。
一、拓扑排序拓扑排序是一种用于有向无环图(DAG)的节点排序方法,使得图中的每条边的起始节点都排在终止节点的前面。
在拓扑排序中,节点表示活动,边表示活动间的先后关系。
拓扑排序的实现可以通过深度优先搜索(DFS)或广度优先搜索(BFS)来完成。
DFS方式会将所有可能的路径都遍历一遍,直到没有后续节点为止。
而BFS方式通过从源节点开始,按广度优先的顺序依次处理各个节点,直到所有节点处理完毕。
拓扑排序在项目管理中被广泛应用,用于确定活动执行的先后顺序,确保项目按计划有序地进行。
通过拓扑排序,可以发现项目中的关键路径,进而对项目进行合理的资源分配和时间安排。
二、关键路径分析关键路径分析是项目管理中用于确定项目完成所需的最短时间的方法。
关键路径是指项目中的一条从起始节点到结束节点的路径,其上的活动紧密相连且没有松弛时间,任何活动的延误都会导致整个项目的延误。
关键路径分析需要确定每个活动的最早开始时间、最晚开始时间、最早完成时间和最晚完成时间。
通过计算差异,可以找到关键路径上的活动和总体项目的最短完成时间。
关键路径分析在项目管理中对决策和资源管理具有重要意义。
通过确定关键路径,项目经理可以对重要活动进行优化和调整,以确保项目按时完成。
此外,关键路径还可以用于资源的分配和调度,以提高项目的效率和质量。
三、拓扑排序与关键路径分析的实施方法要实施拓扑排序和关键路径分析,需要按照以下步骤进行:1. 确定项目的活动和其间的依赖关系。
将活动表示为节点,依赖关系表示为边。
2. 使用拓扑排序算法,对活动进行排序,得到一个合理的活动执行顺序。
3. 计算每个活动的最早开始时间、最晚开始时间、最早完成时间和最晚完成时间。
4. 根据计算结果,找到关键路径上的活动,确定项目的最短完成时间。
拓扑排序和广度深度关系(一)拓扑排序和广度深度关系拓扑排序拓扑排序是一种对有向无环图(DAG)进行排序的算法。
它将图中的节点按照某种规则进行排序,使得所有的有向边都从排在前面的节点指向排在后面的节点。
广度优先搜索(BFS)和深度优先搜索(DFS)广度优先搜索和深度优先搜索是两种常用的图遍历算法。
广度优先搜索(BFS)广度优先搜索从一个起始节点开始,依次访问其所有相邻节点,然后再依次访问这些相邻节点的相邻节点,以此类推,直到遍历完所有节点。
它借助一个队列来实现,并且会优先访问距离起始节点较近的节点。
深度优先搜索(DFS)深度优先搜索从一个起始节点开始,先访问一个相邻节点,然后再继续访问这个相邻节点的相邻节点,以此类推,直到遍历到最深层的节点。
当无法再继续下去时,回溯到上一个节点继续搜索。
它借助递归或栈来实现,并且会优先访问离起始节点较远的节点。
拓扑排序与广度深度关系拓扑排序和广度深度搜索之间存在一定的关系。
拓扑排序与广度优先搜索广度优先搜索可以用来实现拓扑排序。
在进行广度优先搜索时,我们可以将每个节点的入度(即指向该节点的边的数量)记录下来,并将入度为0的节点放入队列中。
每次从队列中取出一个节点时,将其加入拓扑排序结果中,并将其相邻节点的入度减1。
如果减完之后相邻节点的入度为0,则将其加入队列中。
最终,如果成功将所有节点加入拓扑排序结果中,则说明图中没有环,拓扑排序得到的结果即为图中节点的一种可行排序。
拓扑排序与深度优先搜索深度优先搜索也可以用来实现拓扑排序。
在进行深度优先搜索时,我们可以通过递归的方式来访问节点的相邻节点,并将其相邻节点递归地进行深度优先搜索。
在每次回溯的时候,将当前节点加入拓扑排序结果的最前面。
最终,如果成功将所有节点加入拓扑排序结果中,则说明图中没有环,拓扑排序得到的结果即为图中节点的一种可行排序。
总结拓扑排序是对有向无环图进行排序的一种算法,其与广度优先搜索和深度优先搜索存在关联。
目录课题一 joseph环 41.1 问题的提出1.1.问题的提出41.2 概要设计2.1算法思想51.3流程图根据算法思想,画程序流程图如下:661.4 源代码1.3.详细设计 7 输入m 、nm>0且n>0的整数建立含n 个结点的链表且用head 指向第一个元素,结点数据域包含password 、No 、以及指向下一结点的指head=>pn ≥2(m%n)==0?n:m%n=>1=>i i<mp →next=>pi++输出p →Nop →password=>m删除p 所指向结点n--输出p →No结束开始1.5 结果与分析.4 测试及性能分析10课题二拓扑排序 112.1 问题的提出2.1 问题的提出112. 2 概要设计112.3 流程图2.根据算法思想,画流程图如下:1212 开始设辅助数组indegree 记录图的各顶点的入度值,并将indegree 数组各变量赋初值。
输入图的顶点数、边数建立一个栈,存储图的顶点的序号用邻接表法建图,并计算出indegree 数组中各变量值根据indegree 数组将入度为0的顶点入栈count 对输出顶点计数0=>count栈不空删除栈顶元素,赋给i count++将与第i 个顶点链接的各顶点入度减1输出第i 个顶点值 顶点入度为0 顶点序号入栈count<G.vexnum输出“拓扑排序成功” 输出“拓扑排序不成功” 结束2.4 源代码132.5 结果与分析2.4 测试及性能分析17课题三纸牌游戏 193.1 问题的提出.1 问题的提出193. 2 概要设计191.当每个号码每次遇到是某个数的倍数时,都会相应的翻一次,这样,每张牌会翻的次数就各不一样,可能很多次,也可能只有一两次,结果就只是要输出在经过各个不同次数的翻牌后,正面向上的牌都有哪几个。
举例说明一下,比如24,第一次它是2的倍数时要从正面翻到背面,当进行到3时,就又要从背面翻回来,而到4时还要在翻,同理呢,到6.8.12…它都要来回的翻。
拓扑排序算法题
题目:拓扑排序
给定一个有向图,请输出其拓扑排序结果。
拓扑排序是一种对有向无环图(DAG)进行排序的算法,它会生成一个线性序列,使得对于任何从顶点 u 到顶点 v 的有向边 uv,u 在排序中都出现在 v 之前。
输入格式:
第一行包含两个整数 n 和 m,分别表示有向图中的顶点数和边数。
接下来 m 行,每行包含两个整数 u 和 v,表示一条从顶点 u 到顶点 v 的有向边。
输出格式:
输出一行,包含 n 个整数,表示拓扑排序的结果。
如果有多组解,则输出任意一组即可。
数据范围:
1 <= n <= 1000
1 <= m <= 20000
样例输入:
5 5
1 2
2 3
3 4
4 5
5 1
样例输出:
1 2 3 4 5
解题思路:
拓扑排序算法的思路是不断从有向图中删除入度为 0 的顶点,并将其加入结果序列中,直到所有顶点都被删除或发现有环为止。
因此,我们可以使用队列来实现该算法。
具体步骤如下:
1. 创建一个空队列和一个空结果序列。
2. 遍历所有顶点,将入度为 0 的顶点加入队列中。
3. 从队列中取出一个顶点,将其加入结果序列中,并将其从有向图中删除。
同时,减小与其相连的所有顶点的入度,并将入度变为0 的顶点加入队列中。
4. 重复步骤 3 直到队列为空或发现有环为止。
5. 如果结果序列中的顶点个数等于有向图中的顶点个数,则输出结果序列;否则说明有环,无法进行拓扑排序。
拓扑排序应用场景拓扑排序是一种常用的图算法,用于对有向无环图(DAG)进行排序。
在实际应用中,拓扑排序有着广泛的应用场景,本文将介绍其中几个常见的应用场景。
1. 任务调度在任务调度中,往往存在一些任务之间的依赖关系。
例如,任务A 需要先执行完才能执行任务B,任务B又依赖于任务C。
这样的任务调度可以被建模成一个有向无环图,每个任务对应一个节点,任务之间的依赖关系对应有向边。
通过拓扑排序,可以确定任务的执行顺序,保证依赖关系得到满足。
2. 课程安排在学校的课程安排中,一些课程可能存在先修课程的要求。
例如,学生必须先修完高等数学才能学习线性代数。
这种课程安排可以被看作是一个有向无环图,每门课程对应一个节点,先修关系对应有向边。
通过拓扑排序,可以确定课程的学习顺序,确保学生按照正确的顺序完成课程。
3. 代码编译在软件开发中,代码之间也存在依赖关系。
例如,某个源文件A可能依赖于另一个源文件B中定义的函数。
在编译过程中,需要先编译B文件,再编译A文件。
这种依赖关系可以被建模成一个有向无环图,源文件对应节点,依赖关系对应有向边。
通过拓扑排序,可以确定源文件的编译顺序,保证依赖关系得到满足。
4. 任务优先级排序在一些任务管理系统中,任务往往具有不同的优先级。
通过拓扑排序,可以对任务进行优先级排序,确保高优先级的任务先被执行。
5. 课程表排列在学校的课程表排列中,需要考虑到教室资源的合理利用和老师的时间安排。
通过拓扑排序,可以对课程进行排列,确保每个教室的使用时间不冲突,并且老师的上课时间也不冲突。
6. 事件触发在事件驱动的系统中,往往存在多个事件之间的依赖关系。
通过拓扑排序,可以确定事件的触发顺序,保证事件之间的依赖关系得到满足。
7. 任务分解在项目管理中,一个大型任务往往需要分解成多个子任务,并且这些子任务之间存在依赖关系。
通过拓扑排序,可以确定子任务的执行顺序,确保依赖关系得到满足。
8. 电路布线在电路设计中,往往需要对电路进行布线,确保信号能够正确传输。
拓扑排序的性质拓扑排序的性质:排完序之后,若最后tt存的不是n-1,即未把所有点都打⼊q,q[i]存的是拓扑排序后第i个点是多少,可以⽤s[q[i]]=i,⽅便取⽤,如果全部⼊q,不论是不是⼀个连通块,只要⽆环,就会全部⼊q,之后,按照先后顺序排点即可给定⼀个由 nn 个点和 mm 条边构成的图。
不保证给定的图是连通的。
图中的⼀部分边的⽅向已经确定,你不能改变它们的⽅向。
剩下的边还未确定⽅向,你需要为每⼀条还未确定⽅向的边指定⽅向。
你需要保证在确定所有边的⽅向后,⽣成的图是⼀个有向⽆环图(即所有边都是有向的且没有有向环的图)。
输⼊格式第⼀⾏包含整数 TT,表⽰共有 TT 组测试数据。
每组数据第⼀⾏包含两个整数 n,mn,m。
接下来 mm ⾏,每⾏包含三个整数 t,x,yt,x,y,⽤来描述⼀条边的信息,其中 tt 表⽰边的状态,如果 t=0t=0,则表⽰边是⽆向边,如果 t=1t=1,则表⽰边是有向边。
x,yx,y 表⽰这条边连接的两个端点,如果是有向边则边的⽅向是从 xx 指向 yy。
保证图中没有重边(给定了 (x,y)(x,y),就不会再次出现 (x,y)(x,y) 或出现 (y,x)(y,x))和⾃环(不会出现 x=yx=y 的情况)。
输出格式对于每组数据,如果⽆法构造出有向⽆环图,则输出⼀⾏NO。
否则,先输出⼀⾏YES,随后 mm ⾏,每⾏包含两个整数 x,yx,y,⽤来描述最终构造成的有向⽆环图中的每条边的具体⽅向(xx 指向 yy),边的先后顺序随意。
注意,已经确定⽅向的边,不能更改⽅向。
如果答案不唯⼀,输出任意合理⽅案均可。
数据范围对于前三个测试点,1≤n,m≤101≤n,m≤10。
对于全部测试点,1≤T≤200001≤T≤20000,2≤n≤2×1052≤n≤2×105,1≤m≤min(2×105,n(n−1)2)1≤m≤min(2×105,n(n−1)2),0≤t≤10≤t≤1,1≤x,y≤n1≤x,y≤n。