- 拓扑排序简介:
以上截图来自 leetcode。拓扑排序可用于判断有向图中是否有环。 - 题目:
- (1)深度优先搜索,遍历节点,每次把深度最大且未访问的节点 push_front 到 双端队列中。
class Solution {
private:
vector<vector<int>> graph;
vector<int> visit;
// visit[i]:值为0表示改节点未访问,1表示正在深度优先遍历此节点,2表示已经深度优先遍历完此节点。
deque<int> deq; // 深度优先搜索,每次都 push_front 深度最大且未访问的节点。
bool flag = true; // 当出现环时, flag = false;
void dfs(int v) { // 深度优先遍历
visit[v] = 1; // v 节点进入 正在遍历阶段
for (int &u : graph[v]) { // 深度遍历 v 的子节点,
if (visit[u]==0) {
dfs(u);
if (!flag) return;
} else if (visit[u]==1) {
// u 是 v 的 可达节点,在深度优先遍历的过程中,u节点被重复访问,必然出现了环。
flag = false;
return;
}
}
deq.push_front(v); // v节点入队列,深度优先,当前节点的处理在递归子节点之后。
visit[v] = 2; // v 节点进入 遍历结束阶段
}
public:
vector<int> findOrder(int numCourses, vector<vector<int>>& prerequisites) {
graph.resize(numCourses);
visit.resize(numCourses); // 注意会赋默认值 0
for (auto &p : prerequisites) {
graph[p[1]].push_back(p[0]); // 出度表
}
for (int i = 0; i < numCourses; ++i) {
if (visit[i] == 0) {
dfs(i);
if (!flag) return vector<int>();
}
}
vector<int> ans(deq.begin(), deq.end());
return ans;
}
};
- (2)广度优先搜索。基本思想:a. 将入度为 0 的节点 v 添加(push_back) 到 vector,并删除此节点;b. 删除图中所有以节点 v 为起点的边。c . 重复 步骤 a 和 b 。这样做,最后如果图中所有点都添加到了vector,那么就无环,否则有环。
class Solution {
private:
vector<vector<int>> graph;
vector<int> indes; // 记录每个节点的入度
public:
vector<int> findOrder(int numCourses, vector<vector<int>>& prerequisites) {
graph.resize(numCourses);
indes.resize(numCourses); // 注意会赋默认值 0
for (auto &p : prerequisites) {
graph[p[1]].push_back(p[0]); // 出度表
indes[p[0]]++; // 记录节点入度
}
queue<int> q; // 存放入度为 0 的节点
for (int i = 0; i < numCourses; ++i) {
if (indes[i] == 0) {
q.push(i);
}
}
vector<int> ans; // 记录 排序后的节点
while (!q.empty()) { // 广度优先搜索 经典循环
int t = q.front();
q.pop();
ans.push_back(t); // 将入度为 0 的节点 t 记录
for (int &v : graph[t]) { // 对于以 t 为起点的边的终点,入度减1。
--indes[v];
if (indes[v] == 0) q.push(v); // 入度为 0 的节点 存入队列 q
}
}
return ans.size() == numCourses ? ans : vector<int>();
}
};
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