拓扑排序-java

xiaoxiao2021-02-28  70

拓扑排序介绍

拓扑排序(Topological Order)是指,将一个有向无环图(Directed Acyclic Graph简称DAG)进行排序进而得到一个有序的线性序列。

这样说,可能理解起来比较抽象。下面通过简单的例子进行说明!  例如,一个项目包括A、B、C、D四个子部分来完成,并且A依赖于B和D,C依赖于D。现在要制定一个计划,写出A、B、C、D的执行顺序。这时,就可以利用到拓扑排序,它就是用来确定事物发生的顺序的。

在拓扑排序中,如果存在一条从顶点A到顶点B的路径,那么在排序结果中B出现在A的后面。

拓扑排序的算法图解

拓扑排序算法的基本步骤:

1. 构造一个队列Q(queue) 和 拓扑排序的结果队列T(topological);  2. 把所有没有依赖顶点的节点放入Q;  3. 当Q还有顶点的时候,执行下面步骤:  3.1 从Q中取出一个顶点n(将n从Q中删掉),并放入T(将n加入到结果集中);  3.2 对n每一个邻接点m(n是起点,m是终点);  3.2.1 去掉边<n,m>;  3.2.2 如果m没有依赖顶点,则把m放入Q;  注:顶点A没有依赖顶点,是指不存在以A为终点的边。

以上图为例,来对拓扑排序进行演示。

第1步:将B和C加入到排序结果中。      顶点B和顶点C都是没有依赖顶点,因此将C和C加入到结果集T中。假设ABCDEFG按顺序存储,因此先访问B,再访问C。访问B之后,去掉边<B,A>和<B,D>,并将A和D加入到队列Q中。同样的,去掉边<C,F>和<C,G>,并将F和G加入到Q中。      (01) 将B加入到排序结果中,然后去掉边<B,A>和<B,D>;此时,由于A和D没有依赖顶点,因此并将A和D加入到队列Q中。      (02) 将C加入到排序结果中,然后去掉边<C,F>和<C,G>;此时,由于F有依赖顶点D,G有依赖顶点A,因此不对F和G进行处理。  第2步:将A,D依次加入到排序结果中。      第1步访问之后,A,D都是没有依赖顶点的,根据存储顺序,先访问A,然后访问D。访问之后,删除顶点A和顶点D的出边。  第3步:将E,F,G依次加入到排序结果中。

因此访问顺序是:B -> C -> A -> D -> E -> F -> G

public static void 拓扑排序(Node[] graph){ List<Node> topoPath = new ArrayList<Node>(); Stack<Node> stack = new Stack<Node>(); for(int i=0;i<graph.length;i++){ if(graph[i].in==0){ stack.push(graph[i]); topoPath.add(graph[i]); } } while(!stack.isEmpty()){ Node node = stack.pop(); Node nextNode = node.next; if(nextNode!=null){ if(--nextNode.in==0){ stack.push(nextNode); topoPath.add(nextNode); } } } if(topoPath.size()==graph.length){ System.out.println("找到了拓扑排序路径"); } System.out.println(); }

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