<数据结构>拓扑排序


有向无环图

有向无环图(Directed Acycilc Graph, DAG):从任意顶点出发都无法回到自身的有向图。

拓扑排序

定义

任一两个顶点u,v间,如果存在边u->v,则排序后u一定在v前面。

问题导入


上图表示了数学课程间的相互关系,图的每个结点表示一门课程,每条有向边u->v表示“u是v的先导课程”(即上完u才能上v)的关系。

不难发现,如果要把上面所有课程排成课程顺序,保证在学习一门课程时,它的先导课程都已经全部学完,如果两门课程之间没有先导关系则排序任意。那么这一过程就可以抽象为拓扑排序。拓扑排序的序列不唯一。

注意: 很显然,拓扑排序只有在有向无环图中才能成功。如果图中有环,就不可能满足拓扑排序的定义,比如在上例中,数学分析是计算方法的先导,计算方法是高等几何的先导,但如果高等几何又是数学分析的先导,那整个课程不就乱套了。

算法实现

过程抽象:不断抽出入度为0的结点

  1. 定义一个队列Q,把所有入度为0的结点全部入队
  2. 取出队首结点,输出。 然后删去从它出发的所边, 并令这些边达到的顶点的入度减1。 如果某个顶点入度变为0,则入队。
  3. 重复2操作,直到队列为空。 队列为空时,若如果队的结点恰好为顶点数N,说明拓扑排序成功;否则,拓扑排序失败,图中有环。

代码实现

#include
#include   //用stl库中的queue实现队列
#include
using namespace std;
const int MAXV = 100;
vector G[MAXV];    //邻接表实现图G
int n,m,inDegree[MAXV];//顶点数,入度
//拓扑排序
bool topologicalSort(){
    int num = 0;
    queue q;
    for(int i = 0; i

用途

  1. 进行拓扑排序
  2. 判断一个有向图中是否有环