如果图中存在环(回路),那么该图不存在拓扑排序,在这里我们讨论的都是无环的有向图。

什么是拓扑排序

一个例子

对于一部电影的制作过程,我们可以看成是一个项目工程。所有的工程都可以分为若干个"活动"的自工程。在这些活动之间,通常会受到一定的条件约束,如其中某些活动必须在另一些活动完成之后才能开始。比如,电影制作不可能在人员到位进驻场地时,导演还没有找到,也不可能在拍摄过程中,场地都没有。这些听起来就很荒谬。

在一个表示工程的有向图中,用顶点表示活动,用弧表示活动之间的优先关系,这样的有向图为顶点表示活动的网,称为AOV网(Activity On Vertex Network)。

AOV网中的弧表示活动之间存在的某种制约关系。

设G={V, E}是一个具有n个顶点的有向图,V中的顶点序列v1v_1v1​,v2v_2v2​,…,vnv_nvn​满足若从顶点viv_ivi​到vjv_jvj​有一条路径,则在顶点序列中顶点viv_ivi​必在顶点vjv_jvj​之前。则我们成这样的顶点序列为一个拓扑序列。

摘自:《大话数据结构》

那么拓扑排序,其实就是对一个有向图构造拓扑序列的过程。构造时有两个结果:

  1. 如果此网的全部顶点都被输出,说明该网是不存在环的AOV网
  2. 如果输出的顶点数少了,说明这个网存在环,不是一个AOV网

算法思路

从AOV网中选择一个入度为0的顶点输出,然后删去此顶点,并删除以此顶点为尾的弧。继续重复此步骤,直到输出全部顶点或者AOV网中不存在入度为0的顶点为止。

算法实现

数据结构

由于拓扑排序中,需要删除顶点,那么采用邻接矩阵的方式就不太合适,我们可以使用邻接表,这样会更方便。

在算法运行过程中,始终要查找入度为0的顶点,我们在原来顶点表结构的基础上,增加一个入度域in,表示该顶点入度的数字。

边表节点结构体:

public class EdgeNode {

	int adjevex;
int weight;
EdgeNode next; public EdgeNode(int adjevex, EdgeNode next) {
this.adjevex = adjevex;
this.next = next;
}
}

顶点表节点结构体:

public class VertexNode {

	int in;
Object data;
EdgeNode firstedge; public VertexNode(Object data, int in, EdgeNode firstedge) {
this.data = data;
this.in = in;
this.firstedge = firstedge;
}
}

示例AOV图:



对应的邻接表为:



在算法中,我们还需要使用到一个,用来存储处理过程中入度为0的顶点下标,目的是为了避免每次查找时都需要遍历顶点表找有没有入度为0的顶点。

拓扑算法代码实现:

package 拓扑排序;

import java.util.Stack;

public class TopologySort {

	static VertexNode[] adjList;
Stack stack = new Stack(); public String ToplogicalSort() {
EdgeNode e;
int k, gettop;
int count = 0;
for (int i = 0; i < adjList.length; i++) {
if(adjList[i].in == 0) {
stack.push(i);
}
}
while(!stack.empty()) {
gettop = (int) stack.pop();
System.out.print(adjList[gettop].data + "->");
count++;
for (e = adjList[gettop].firstedge; e != null; e = e.next) {
k = e.adjevex;
if((--adjList[k].in) == 0) { //将其入度减少一位,目的是将顶点上的弧删除
stack.push(k);
}
}
}
System.out.println();
return count < adjList.length ? (String) "ERROR" : (String) "OK";
} public static EdgeNode getAdjvex(VertexNode node) {
EdgeNode e = node.firstedge;
while(e != null) {
if(e.next == null) break;
else
e = e.next;
}
return e;
} public static void main(String[] args) {
int[] ins = {0, 0, 2, 0, 2,3,1,2,2,1,1,2,1,2};
int[][] adjvexs = {
{11, 5, 4},
{8,4,2},
{9, 6, 5},
{13, 2},
{7},
{12, 8},
{5},
{},
{7},
{11, 10},
{13},
{},
{9},
{}
};
adjList = new VertexNode[ins.length];
for (int i = 0; i < ins.length; i++) {
adjList[i] = new VertexNode("V"+i, ins[i],null);
if(adjvexs[i].length > 0) {
for (int j = 0; j < adjvexs[i].length; j++) {
if(adjList[i].firstedge == null)
adjList[i].firstedge = new EdgeNode(adjvexs[i][j], null);
else {
getAdjvex(adjList[i]).next = new EdgeNode(adjvexs[i][j], null);
}
}
}
}
TopologySort t = new TopologySort(); System.out.println(t.ToplogicalSort()); } }

该算法的时间复杂度为O(n+e)。

有向图的拓扑排序的理解和简单实现(Java)的更多相关文章

  1. 有向图的拓扑排序算法JAVA实现

    一,问题描述 给定一个有向图G=(V,E),将之进行拓扑排序,如果图有环,则提示异常. 要想实现图的算法,如拓扑排序.最短路径……并运行看输出结果,首先就得构造一个图.由于构造图的方式有很多种,这里假 ...

  2. C++编程练习(12)----“有向图的拓扑排序“

    设G={V,E}是一个具有 n 个顶点的有向图,V中的顶点序列 v1,v2,......,vn,满足若从顶点 vi 到 vj 有一条路径,则在顶点序列中顶点 vi 必在顶点 vj 之前.则称这样的顶点 ...

  3. 有向图和拓扑排序Java实现

    package practice; import java.util.ArrayDeque; import java.util.Iterator; import java.util.Stack; pu ...

  4. poj1094 拓扑排序(出度入度简单使用)

    Sorting It All Out Time Limit: 1000MS   Memory Limit: 10000K Total Submissions: 37764   Accepted: 13 ...

  5. 机器学习入门 一、理解机器学习+简单感知机(JAVA实现)

    首先先来讲讲闲话 如果让你现在去搞机器学习,你会去吗?不会的话是因为你对这方面不感兴趣,还是因为你觉得这东西太难了,自己肯定学不来?如果你觉的太难了,很好,相信看完这篇文章,你就会有胆量踏入机器学习这 ...

  6. 桶排序和计数排序的理解实现和比较(Java)

    比较和非比较的区别 常见的快速排序.归并排序.堆排序.冒泡排序等属于比较排序.在排序的最终结果里,元素之间的次序依赖于它们之间的比较.每个数都必须和其他数进行比较,才能确定自己的位置.比较排序的优势是 ...

  7. 拓扑排序(topsort)

    本文将从以下几个方面介绍拓扑排序: 拓扑排序的定义和前置条件 和离散数学中偏序/全序概念的联系 典型实现算法解的唯一性问题 Kahn算法 基于DFS的算法 实际例子 取材自以下材料: http://e ...

  8. [ACM_模拟] POJ 1094 Sorting It All Out (拓扑排序+Floyd算法 判断关系是否矛盾或统一)

    Description An ascending sorted sequence of distinct values is one in which some form of a less-than ...

  9. HDU-4857(拓扑排序)

    Problem Description 糟糕的事情发生啦,现在大家都忙着逃命.但是逃命的通道很窄,大家只能排成一行. 现在有n个人,从1标号到n.同时有一些奇怪的约束条件,每个都形如:a必须在b之前. ...

随机推荐

  1. MySQL学习1---增删改查

    1.基本概念 数据表:由行和列组成的二维表: 数据表中的行通常叫做记录或者元组: 数据表中的列通常叫做字段后者属性: 主键:数据表中的每个记录都必须是唯一的,而不允许出现完全相同的记录. 键:即关键字 ...

  2. springMVC入门程序。使用springmvc实现商品列表的展示。

    1.1 开发环境 本教程使用环境: Jdk:jdk1.7.0_72 Eclipse:mars Tomcat:apache-tomcat-7.0.53 Springmvc:4.1.3 1.2 需求 使用 ...

  3. Castle ActiveRecord学习(八)事务

    代码: public void UpdateThemeInfo(int id) { //事务 using (TransactionScope ctran = new TransactionScope( ...

  4. import c++ project to eclipse cdt with exiting makefile

    Step 2: You are now ready to build your project. To build your project, select Project > Build Pr ...

  5. fiddler手机抓包

    配置好之后,发现手机不能连接代理服务器,用netstat发现根本就没有手机的ip地址,于是猜想是不是防火墙的问题,关闭防火墙果然能连上,开启防火墙又连不上了,这就说明确实是防火墙的问题,关闭防火墙又很 ...

  6. idea jvm 优化

    修改对应配置文件 64位的是idea64.exe.vmoptions -Xms2048m -Xmx2048m -Xmn1024m -XX:PermSize=512m -XX:MaxPermSize=5 ...

  7. (1)-使用json所要用到的jar包下载

    json是个非常重要的数据结构,在web开发中应用十分广泛.我觉得每个人都应该好好的去研究一下json的底层实现,需要准备下面的六个jar包:commons-lang-1.0.4.jar common ...

  8. REQUEST的TRACE文件

    --REQUEST的TRACE文件 SELECT    'Trace Name: '       || DEST.VALUE       || '/'       || LOWER (DBNM.VAL ...

  9. DELPHI移动端支付宝支付

    Delphi XE7 Android 应用接入支付宝SDK的方法 1      应用场景和准备工作: 采用XE系列开发的android apps. apps中需要集成支付宝的支付能力. 支付到指定的商 ...

  10. 教你如何学python

    首先,你要有自信心,要明确学习目的.学Python,可以解决在软件使用中所遇到的问题,可以为找到理想工作添加重要砝码.还能锻炼思维,使我们的逻辑思维更加严密:能不断享受到创新的乐趣,将走在高科技的前沿 ...