拓扑排序

冷不防 2022-06-09 05:57 331阅读 0赞

什么是拓扑排序?

在图论中,拓扑排序(Topological Sorting)是一个有向无环图(DAG, Directed Acyclic Graph)的所有顶点的线性序列。且该序列必须满足下面两个条件:

  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。

拓扑排序介绍
拓扑排序(Topological Order)是指,将一个有向无环图(Directed Acyclic Graph简称DAG)进行排序进而得到一个有序的线性序列。
这样说,可能理解起来比较抽象。下面通过简单的例子进行说明!
例如,一个项目包括A、B、C、D四个子部分来完成,并且A依赖于B和D,C依赖于D。现在要制定一个计划,写出A、B、C、D的执行顺序。这时,就可以利用到拓扑排序,它就是用来确定事物发生的顺序的。
在拓扑排序中,如果存在一条从顶点A到顶点B的路径,那么在排序结果中B出现在A的后面。
拓扑排序的算法图解
拓扑排序算法的基本步骤:

  1. 构造一个队列Q(queue) 和 拓扑排序的结果队列T(topological);
  2. 把所有没有依赖顶点的节点放入Q;
  3. 当Q还有顶点的时候,执行下面步骤:
    3.1 从Q中取出一个顶点n(将n从Q中删掉),并放入T(将n加入到结果集中);
    3.2 对n每一个邻接点m(n是起点,m是终点);
    3.2.1 去掉边;
    3.2.2 如果m没有依赖顶点,则把m放入Q;
    注:顶点A没有依赖顶点,是指不存在以A为终点的边。
    Center
    以上图为例,来对拓扑排序进行演示。
    Center 1
    第1步:将B和C加入到排序结果中。
    顶点B和顶点C都是没有依赖顶点,因此将C和C加入到结果集T中。假设ABCDEFG按顺序存储,因此先访问B,再访问C。访问B之后,去掉边,并将A和D加入到队列Q中。同样的,去掉边,并将F和G加入到Q中。
    (01) 将B加入到排序结果中,然后去掉边;此时,由于A和D没有依赖顶点,因此并将A和D加入到队列Q中。
    (02) 将C加入到排序结果中,然后去掉边;此时,由于F有依赖顶点D,G有依赖顶点A,因此不对F和G进行处理。
    第2步:将A,D依次加入到排序结果中。
    第1步访问之后,A,D都是没有依赖顶点的,根据存储顺序,先访问A,然后访问D。访问之后,删除顶点A和顶点D的出边。
    第3步:将E,F,G依次加入到排序结果中。
    因此访问顺序是:B -> C -> A -> D -> E -> F -> G

    include

    include

    include

    include

    define maxn 100001

    typedef long long ll;
    using namespace std;
    int tupo[maxn];
    struct A
    {

    1. int next;
    2. int to;

    }f[maxn];
    int head[maxn];
    int rudu[maxn];
    int cnt;
    void build(int u,int v)
    {

    1. f[cnt].to=v;
    2. f[cnt].next=head[u];
    3. head[u]=cnt++;

    }
    int main()
    {

    1. int n,m;
    2. while(~scanf("%d %d",&n,&m))
    3. {
    4. queue<int> q;
    5. memset(head,-1,sizeof(head));
    6. memset(rudu,0,sizeof(rudu));
    7. int s,e;
    8. cnt=1;
    9. for(int i=1;i<=m;i++)
    10. {
    11. scanf("%d %d",&s,&e);
    12. build(s,e);
    13. rudu[e]++;
    14. }
    15. for(int i=1;i<=n;i++)
    16. if(rudu[i]==0)
    17. q.push(i);
    18. int kk=0;
    19. while(!q.empty())
    20. {
    21. int fr=q.front();
    22. q.pop();
    23. tupo[kk++]=fr;
    24. for(int i=head[fr];i!=-1;i=f[i].next)
    25. {
    26. int to=f[i].to;
    27. rudu[to]--;
    28. if(rudu[to]==0)
    29. q.push(to);
    30. }
    31. }
    32. for(int i=0;i<n;i++)
    33. {
    34. printf("%d\n",tupo[i]);
    35. }
    36. }
    37. return 0;

    }

    /
    1 2
    4 1
    1 5
    1 9
    10 3
    5 10
    8 9
    6 9
    3 6
    4 5
    /

结果:4 7 8 1 5 2 10 3 6 9

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