拓扑排序
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:
- 每个顶点出现且只出现一次。
- 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:
- 构造一个队列Q(queue) 和 拓扑排序的结果队列T(topological);
- 把所有没有依赖顶点的节点放入Q;
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。
以上图为例,来对拓扑排序进行演示。
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,去掉边和,并将A和D加入到队列Q中。同样的,去掉边和 ,并将F和G加入到Q中。
(01) 将B加入到排序结果中,然后去掉边和;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,然后去掉边和 ;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 -> Ginclude
include
include
include
define maxn 100001
typedef long long ll;
using namespace std;
int tupo[maxn];
struct A
{int next;
int to;
}f[maxn];
int head[maxn];
int rudu[maxn];
int cnt;
void build(int u,int v)
{f[cnt].to=v;
f[cnt].next=head[u];
head[u]=cnt++;
}
int main()
{int n,m;
while(~scanf("%d %d",&n,&m))
{
queue<int> q;
memset(head,-1,sizeof(head));
memset(rudu,0,sizeof(rudu));
int s,e;
cnt=1;
for(int i=1;i<=m;i++)
{
scanf("%d %d",&s,&e);
build(s,e);
rudu[e]++;
}
for(int i=1;i<=n;i++)
if(rudu[i]==0)
q.push(i);
int kk=0;
while(!q.empty())
{
int fr=q.front();
q.pop();
tupo[kk++]=fr;
for(int i=head[fr];i!=-1;i=f[i].next)
{
int to=f[i].to;
rudu[to]--;
if(rudu[to]==0)
q.push(to);
}
}
for(int i=0;i<n;i++)
{
printf("%d\n",tupo[i]);
}
}
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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