☆打卡算法☆LeetCode 210. 课程表 II 算法解析

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简介: ☆打卡算法☆LeetCode 210. 课程表 II 算法解析

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一、题目

1、算法题目

“给定一个课程数numCourses,还有选修科目prerequisites表示学习选修a1前需要先选修b1,返回为了完成课程所安排的学习顺序。”


2、题目描述

现在你总共有 numCourses 门课需要选,记为 0 到 numCourses - 1。给你一个数组 prerequisites ,其中 prerequisites[i] = [ai, bi] ,表示在选修课程 ai 前 必须 先选修 bi 。

例如,想要学习课程 0 ,你需要先完成课程 1 ,我们用一个匹配来表示:[0,1] 。 返回你为了学完所有课程所安排的学习顺序。可能会有多个正确的顺序,你只要返回 任意一种 就可以了。如果不可能完成所有课程,返回 一个空数组 。

示例 1:
输入:numCourses = 2, prerequisites = [[1,0]]
输出:[0,1]
解释:总共有 2 门课程。要学习课程 1,你需要先完成课程 0。因此,正确的课程顺序为 [0,1] 。
示例 2:
输入:numCourses = 4, prerequisites = [[1,0],[2,0],[3,1],[3,2]]
输出:[0,2,1,3]
解释:总共有 4 门课程。要学习课程 3,你应该先完成课程 1 和课程 2。并且课程 1 和课程 2 都应该排在课程 0 之后。
因此,一个正确的课程顺序是 [0,1,2,3] 。另一个正确的排序是 [0,2,1,3] 。

二、解题

1、思路分析

这道题跟207题.课程表类似,207题是判断是否可以学习完所有的课程,而本题是要返回选课的顺序。

207题使用了深度优先搜索算法,这道题也可以使用深度优先搜索算法DFS。

本题是一道经典的拓扑排序问题,拓扑排序对一个有向无环图G进行拓扑排序,是将G中所有顶点排成一个线性序列,使得图中任意一对顶点u和v,若边∈E(G),则u在线性序列中出现在v之前。

通常,这样的线性序列称为满足拓扑次序(Topological Order)的序列,简称拓扑序列。

在拓扑排序过程中,如果某个节点的长度为0,说明这个课程的先修课已经学完了,下一门课就可以学习这一门,将这门课添加到答案中即可。

2、代码实现

代码参考:

class Solution {
    public int numIslands(char[][] grid) {
        if (grid == null || grid.length == 0) {
            return 0;
        }
        int nr = grid.length;
        int nc = grid[0].length;
        int num_islands = 0;
        for (int r = 0; r < nr; ++r) {
            for (int c = 0; c < nc; ++c) {
                if (grid[r][c] == '1') {
                    ++num_islands;
                    grid[r][c] = '0';
                    Queue<Integer> neighbors = new LinkedList<>();
                    neighbors.add(r * nc + c);
                    while (!neighbors.isEmpty()) {
                        int id = neighbors.remove();
                        int row = id / nc;
                        int col = id % nc;
                        if (row - 1 >= 0 && grid[row-1][col] == '1') {
                            neighbors.add((row-1) * nc + col);
                            grid[row-1][col] = '0';
                        }
                        if (row + 1 < nr && grid[row+1][col] == '1') {
                            neighbors.add((row+1) * nc + col);
                            grid[row+1][col] = '0';
                        }
                        if (col - 1 >= 0 && grid[row][col-1] == '1') {
                            neighbors.add(row * nc + col-1);
                            grid[row][col-1] = '0';
                        }
                        if (col + 1 < nc && grid[row][col+1] == '1') {
                            neighbors.add(row * nc + col+1);
                            grid[row][col+1] = '0';
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return num_islands;
    }
}

1702383355966.jpg

3、时间复杂度

时间复杂度:O(n+m)

其中n是课程数,m是先修课程的要求数,这其实就是对图进行深度优先搜索的时间复杂度。

空间复杂度:O(n+m)

题目中是以列表形式给出的先修课程关系,为了对图进行深度优先搜索,需要存储成领接表的形式,因此空间复杂度为O(n+m)。

三、总结

拓扑排序是专门用用于有向图的算法:

这道题使用深度优先搜索算法DFS,根据拓扑排序思路。

用数组模拟领接表。

用数组模拟队列。

让当前入度为0的节点入队。

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