1767 Problem A 算法7-12:有向无环图的拓扑排序
问题 A: 算法7-12:有向无环图的拓扑排序
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题目描述
由某个集合上的一个偏序得到该集合上的一个全序,这个操作被称为拓扑排序。偏序和全序的定义分别如下:
若集合X上的关系R是自反的、反对称的和传递的,则称R是集合X上的偏序关系。
设R是集合X上的偏序,如果对每个x,y∈X必有xRy或yRx,则称R是集合X上的全序关系。
由偏序定义得到拓扑有序的操作便是拓扑排序。
拓扑排序的流程如下:
1. 在有向图中选一个没有前驱的顶点并且输出之;
2. 从图中删除该顶点和所有以它为尾的弧。
重复上述两步,直至全部顶点均已输出,或者当前图中不存在无前驱的顶点为止。后一种情况则说明有向图中存在环。
采用邻接表存储有向图,并通过栈来暂存所有入度为零的顶点,可以描述拓扑排序的算法如下:
在本题中,读入一个有向图的邻接矩阵(即数组表示),建立有向图并按照以上描述中的算法判断此图是否有回路,如果没有回路则输出拓扑有序的顶点序列。
输入
输入的第一行包含一个正整数n,表示图中共有n个顶点。其中n不超过50。
以后的n行中每行有n个用空格隔开的整数0或1,对于第i行的第j个整数,如果为1,则表示第i个顶点有指向第j个顶点的有向边,0表示没有i指向j的有向边。当i和j相等的时候,保证对应的整数为0。
输出
如果读入的有向图含有回路,请输出“ERROR”,不包括引号。
如果读入的有向图不含有回路,请按照题目描述中的算法依次输出图的拓扑有序序列,每个整数后输出一个空格。
请注意行尾输出换行。
样例输入
4
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 0
0 0 1 0
样例输出
3 0 1 2
提示
在本题中,需要严格的按照题目描述中的算法进行拓扑排序,并在排序的过程中将顶点依次储存下来,直到最终能够判定有向图中不包含回路之后,才能够进行输出。
另外,为了避免重复检测入度为零的顶点,可以通过一个栈结构维护当前处理过程中入度为零的顶点。
#include<iostream>
#include<vector>
#include<queue>
#include<stack>
using namespace std;
int n, inDegree[100] = { 0 };
vector<int> G[100];
void tpsort() {
int a[100], num = 0;
stack<int> q;//此题题目描述的算法为栈的顺序,先进后出
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (!inDegree[i]) q.push(i);
}
while (!q.empty()) {
int u = q.top();
a[num++] = u;
q.pop();
for (int i = 0; i < G[u].size(); i++) {
int v = G[u][i];
inDegree[v]--;
if (!inDegree[v]) q.push(v);
}
}
if (num != n) cout << "ERROR" << endl;
else {
for (int i = 0; i < num; i++) {
cout << a[i] << " ";
}
cout << endl;
}
}
int main() {
while (cin >> n) {
for (int i = 0; i < n; i++) G[i].clear();
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
int t;
cin >> t;
if (t) {
G[i].push_back(j);
inDegree[j]++;
}
}
}
tpsort();
}
return 0;
}