JAVA实现拓扑排序

折腾了很久才实现的拓扑排序,把代码和思路整理一下:

拓扑排序是用来对有向无环图进行排序的,和图的广度优先遍历类似,主要是利用队列把节点的入度为0(就是没有指向该节点的节点,只有从节点发出的)的元素入队,然后

1:将队首元素出队输出并寻找该元素的所有相邻元素的节点,

2:对这些节点的入度-1,并检查是否有入度减为0的,如有,则入队。

重复上述操作直到队列为空为止。

容易出问题的地方是图的建立,邻接矩阵的建立比较浪费内存,这里我是使用邻接表来建立的。这里采用两个类Vertex和Edge表示节点和边,每个Vertex的成员有一个String元素表示该节点的内容,一个Edge对象表示以该节点为起点的边,该边初始为null。每个Edge的成员有一个String元素表示该边指向的节点内容,一个Edge代表以该String元素为起点的另一条边,也就是利用链表将一个起点发出的边连接起来。

下面给出代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;

public class TopSort {

	Graph g ;
	
		public static void main(String[] args)
		{
			Graph g = new Graph();
			TopSort ts = new TopSort(g);						
			ts.topSort();				
		}
		
		public TopSort(Graph g)
		{
			this.g = g;
			g.buildGraph();
		}
		
		public void topSort()
		{
			Queue<Vertex> queue= new LinkedList<Vertex>(); 
			
			int length = g.getLength();			
			 for(int i=0;i<length;i++)
			 {
				 //首先把入度为0的所有节点入队
				 if(g.getEnterEdgeNumber(g.v[i])==0)
				 {
					 queue.add(g.v[i]);							 
				 }				 
			 }
			
			System.out.print("拓扑顺序为:");
			while(!queue.isEmpty())
			{
				//队首出列,并找到相邻节点
				Vertex ver = queue.poll();				
						ArrayList<Vertex> al = g.getAdjacentVertex(ver);
				for(Vertex vertex: al)
				{			
					System.out.print(ver.from+" ");
					if(--vertex.indegree == 0)
						queue.add(vertex);												
			}
			
			
		}
	}
}

class Graph {

	public Vertex[] v ;
	public  Edge[] e;
	public  int edgeNumber;
	public  int vertexNumber;
	

	
	//根据输入建立一个有向图
	public void buildGraph()
	{
		System.out.print("输入顶点数和边数:");
		Scanner s = new Scanner(System.in);
		vertexNumber = s.nextInt();
		edgeNumber = s.nextInt();
		System.out.println();
		//建立顶点数组
		 v = new Vertex[vertexNumber];
		 e = new Edge[edgeNumber];
		
		System.out.println("输入节点名称:");

		 for(int i = 0;i < vertexNumber ;  i++)
		 {			 
			 String name = s.next();
			 v[i] = new Vertex(name);
			// v[i].vIndex = i;
		 }
		 
		 
		for(int i = 0;i< edgeNumber ; i++)
		{
			System.out.print("输入起点和终点:"); 
			String startVertex = s.next();
			String endVertex = s.next();
			
			//找到起点的vertex索引值
			int vBeginIndex=findvIndex(startVertex),
					vEndIndex=findvIndex(endVertex);
			
			
			e[i]= new Edge(endVertex);//由终点建立到该终点的边
			v[vEndIndex].indegree++;//相应Vertex的入度+1
			//e[i].eIndex = i;
			
			e[i].nextEdge = v[vBeginIndex].first;//将该边的下一条边连接到以startVertex的所有边
			v[vBeginIndex].first = e[i];//将e作为v[startVertex]的第一条边		
		}
	}
	
	public int getLength()
	{
		return v.length;
	}
	
	//返回一个包含相邻节点的ArrayList
	public ArrayList<Vertex> getAdjacentVertex(Vertex ver)
	{		
		int index ;
		ArrayList al = new ArrayList();		
		
		//找到指向ver的相邻节点
		for(int j=0; j < v.length;j++)
		{
			if(v[j].first != null )
				for(Edge e = v[j].first;e!=null;e= e.nextEdge)
					if(e.to.equals(ver.from))
					{
						al.add(v[j]);
					}
		}
		index = findvIndex(ver.from);
		//找到以ver为起点指向的相邻节点
		for(Edge e = v[index].first;e != null; e = e.nextEdge)
		{
			al.add( v[findvIndex(e.to)] );
		}
		
			return al;
		
	}
	
	//返回一个节点的入度(有几个节点直接指向该节点)
	public int getEnterEdgeNumber(Vertex ver)
	{
		int counter =0 ;
		for(int i =0;i<edgeNumber; i++)
		{
			if(e[i].to.equals(ver.from))
				counter++;
		}
		return counter;
	}
	
	public int findvIndex(String s)
	{
		int vIndex=-1;
		for(int j=0;j<v.length;j++)
		{
			if(v[j].from.equals(s))
				vIndex = j;
		}
		return vIndex;
	}
	
}

/*
 * 表示图中的点,其成员有自身关键字和一条以该节点为起点的边
 */
class Vertex {

	//int vIndex;
	String from;//边的起点
	int indegree;//每个顶点的入度
	Edge first;//以from为起点的第一条边
	public Vertex(String from)
	{
		this.from = from;
		first = null;
		this.indegree = 0;
	}
	
}

/*
 * 表示图中的点,其成员有自身关键字和一条以该节点为起点的边
 */
class Vertex {

	String from;//边的起点
	int indegree;//每个顶点的入度
	Edge first;//以from为起点的第一条边
	public Vertex(String from)
	{
		this.from = from;
		first = null;
		this.indegree = 0;
	}
	
}

运行结果:

输入顶点数和边数:6 7
输入节点名称:
A B C D E F
输入起点和终点:A C 
输入起点和终点:A D
输入起点和终点:A E
输入起点和终点:D F
输入起点和终点:F E
输入起点和终点:B E
输入起点和终点:C B
拓扑顺序为:A D C F B E

    原文作者:拓扑排序
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_20991785/article/details/44240895
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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