有向无环图
如果一个有向图的任意顶点都无法通过一些有向边回到自身,那么称这个有向图为有向无环图。
拓扑排序
拓扑排序是将有向无环图G的所有顶点排成一个线性序列,使得对图G中的任意两个顶点u、v,如果存在边u->v,那么在序列中u一定在v前面,这个序列又被称为拓扑序列。
如下图:结点0和1没有前驱节点,可以任意访问,但是结点2必须在结点0和1访问完之后才能访问,同理结点3和4必须在结点2访问完以后才能访问,但是结点3和4 之间没有依赖关系,结点5必须在结点3和结点6访问之后才能访问,等等.....
因此,对于下图的一个拓扑序列可以是:0,1,2,3,4,6,5,7 也可以是:0,1,2,4,6,3,5,7
拓扑排序步骤如下:
(1)定义一个队列Q,并把所有入度为0的结点加入队列
(2)取队首结点,访问输出,然后删除所有从它出发的边,并令这些边到达的顶点的入度减1,如果某个顶点的入度减为0,则将其加入队列。
(3)重复进行(2)操作,直到队列为空。如果队列为空时入过队的结点数恰好为N,说明拓扑排序成功,图G为有向无环图;否则,拓扑排序失败,图G有环。
有向无环图的拓扑排序算法,可用于对有依赖关系的行程或事件做先后排序。
代码如下:
main.cpp
#include
#include
#include
using namespace std;
void TopSort(vector> &G, int n, vector &inDegree)
{
int num = 0;
queue q;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
if (inDegree[i] == 0)
{
q.push(i);
}
}
while (!q.empty())
{
int u = q.front();
cout << u << " ";
q.pop();
for (size_t i = 0; i < G[u].size(); ++i)
{
int v = G[u][i]; // v is the successor vertices of u
inDegree[v]--;
if (inDegree[v] == 0)
{
q.push(v);
}
}
G[u].clear(); // clear all out edge of vertices u
num++;
}
cout << endl;
if (num == n)
{
cout << "topological sorting successed";
}
else
{
cout << "there is a ring in the graph, can't do topological sorting";
}
return;
}
int main()
{
int n, m;
cout << "please enter # of vertices and edges: ";
cin >> n >> m;
vector> G(n);
for (int i = 0; i < m; ++i)
{
int x, y;
cout << "input the " << i+1 << " edge: ";
cin >> x >> y;
G[x].push_back(y);
}
cout << "the topological sorting is: " << endl;
vector inDegree(n);
for (auto x : G)
{
for (auto y : x)
{
inDegree[y]++;
}
}
TopSort(G, n, inDegree);
return 0;
}
运行结果: