拓扑排序(topological sort)

扑排序,是对有向无环图(Directed Acylic Graph , DAG )进行的一种操作,这种操作是将DAG中的所有顶点排成一个线性序列,使得图中的任意一对顶点u,v满足如下条件:

若边(u,v)∈E(G),则u在最终的线性序列中出现在v的前面

拓扑排序描述了一种逻辑先后关系。

当然,拓扑排序往往不会只有一种,通过DFS,我们可以求得拓扑排序。

拓扑排序的思路简述如下:

状态标记:共三种,-1表示访问中,0表示未访问,1表示已访问,由数组c保存

dfs终止的判别条件:如果存在环,则不存在,退出;反之把当前结点加入拓扑排序的首部(线性序列的当前第一个位置,随着排序的进行,这个位置会不断前移)

通过topo数组记录拓扑排序

这里解释一下竞赛上的问题:为什么访问完一个节点就把当前结点加入到拓扑排序首部?

  答:因为由拓扑排序的性质可知,在DAG中,不妨任取从u顶点出发进行DFS,遇到v顶点,在最终的拓扑排序中始终应满足u在v之前,而根据DFS满足栈的FIFO性质可知,顶点v会先进入拓扑序列,顶点u后进入拓扑序列,因此,如果我们想要顺序获取拓扑序列,就应该将当前顶点(u)加入到拓扑排序的首部。当然,我们也可以通过模拟栈的FIFO特性,通过弹栈将逆序的拓扑序列变为顺序,但是这样无疑增加的操作的步骤,本质上是一样的。

代码:

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;

int G[101][101];//使用邻接矩阵存图 
int c[101];//c[u]=0表示从来没有被访问过(从来没有调用过dfs(u))
//c[u]=1表示已经访问过,并且还递归访问过他的所有子孙(dfs(u)曾被访问过,并且已返回)
//C[u]=-1表示正在访问中(递归调用dfs(y)正在栈帧中,尚未返回)
int topo[101];//用于记录拓扑序列
int t; 
int n,m;
bool dfs(int u)
{
	c[u]=-1;//正在访问u结点 
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		if(G[u][i])
		{
			if(c[i]==-1)return false;//存在环
			else if(c[i]==0&&!dfs(i))return false; //i没访问过且访问后发现有环 
		} 
	}
	c[u]=1;topo[--t]=u;//u顶点访问完毕,修改状态,加入拓扑序列首部
	return true;
}
bool toposort()
{
	t=n;
	memset(c,0,sizeof(c));
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		if(!dfs(i))return false;
	}
	return true;
}
int main()
{
	while(cin>>n>>m,n+m)
	{
		memset(G,0,sizeof(G));
		for(int i=0;i<m;i++)
		{
			int x,y;
			cin>>x>>y;
			G[x][y]=1;
		 } 
		 if(!toposort())cout<<"有环"<<endl;
		 else
		 	for(int i=0;i<n;i++)cout<<topo[i]<<endl; 
	}
	return 0;
}

    原文作者:拓扑排序
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_27601815/article/details/53366842
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