大话数据结构--拓扑排序和关键路径

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简介: 大话数据结构--拓扑排序和关键路径

7.7拓扑排序


在一个表示工程的有向图中,有顶点表示活动,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,我们称为AOV网。

AOV网中的弧表示活动之间存在的某种制约关系。

所谓拓扑排序,其实就是对一个有向图构造拓扑序列的过程。

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v)有一条路径,则在顶点序列中顶点Vi 必在顶点vj之前。则我们称这样的顶点序列为一个拓扑序列


7.7.2拓扑排序算法


对AOV网进行拓扑排序的基本思路是: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。

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代码不妨了,以后更新Java的

一个AOV网的拓扑序列不是唯一的

检测AOV网中是否存在环方法

对有向图构造其顶点的拓扑有序序列,若网中所有顶点都在它的拓扑有序序列中,则该AOV网必定不存在环。


7.8关键路径


把工程计划表示为边表示活动的网络,即AOE网,用顶点表示事件,弧表示活动,弧的权表示活动持续时间。

AOE网中没用入边的顶点称为始点或源点,没有出边的顶点称为终点或汇点

v0,v1,....,v9分别表示事件,<v0,v1>,<v0,v2>,....<v8,v9>表示一个活动,用a0,a1....a12表示,它们的值代表活动持续时间

比如弧<V,V1>就是从源点开始的第一个活动a0,它的时间是3个单位。

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我们把路径上各个活动所持续的时间之和称为路径长度,从源点到汇点具有最大长度的路径叫关键路径,在关键路径上的活动叫关键活动。 显然就图7-9-3的AOE网而言,开始→发动机完成→部件集中到位→组装完成就是关键路径,路径长度为5.5


7.8.1 关键路径算法


我们将AOE网转化为邻接表结构,注意与拓扑排序时 邻接表结构不同的地方在于,这里弧链表增加weight域,用来存储弧的权值。

image.png

关键路径算法和拓扑排序算法大概一致


小总结


图是计算机科学中非常常用的一类数据结构,有许许多多的计算问题都是用图来定义的。由于图也是最复杂的数据结构,对它讲解时,涉及到数组、链表、栈、队 列、树等之前学的几乎所有数据结构。因此从某种角度来说,学好了图,基本就等于理解了数据结构这门课的精神。

图的存储结构

邻接矩阵 邻接表 边集数组 十字链表 邻接多重表

图的遍历分为深度和广度两种,各有优缺点,就像人在追求卓越时,是着重深度还是看重广度,总是很难说得清楚。

图的应用是我们这一-章浓墨重彩的一 部分, 一共谈了三种应用:最小生成树、最短路径和有向无环图的应用。

最小生成树,我们讲了两种算法:普里姆(Prim) 算法和克鲁斯卡尔(Kruskal)算法。普里姆算法像是走一步看一步的思维方式,逐步生成最小生成树。而克鲁斯卡 尔算法则更有全局意识,直接从图中最短权值的边入手,找寻最后的答案。

最短路径的现实应用非常多,我们也介绍了两种算法。迪杰斯特拉(Dijkstra) 算法更强调单源顶点查找路径的方式,比较符合我们正常的思路,容易理解原理,但算 法代码相对复杂。而弗洛伊德(Flbyd) 算法则完全抛开了单点的局限思维方式,巧妙地应用矩阵的变换,用最清爽的代码实现了多顶点间最短路径求解的方案,原理理解有难度,但算法编写很简洁。

有向无环图时常应用于工程规划中,对于整个工程或系统来说,我们一方面关心 的是工程能否顺利进行的问题,通过拓扑排序的方式,我们可以有效地分析出一一个有向图是否存在环,如果不存在,那它的拓扑序列是什么?另方面关心的是整个工程完成所必须的最短时间问题,利用求关键路径的算法,可以得到最短完成工程的工期以及关键的活动有哪些。

算法--打油诗

算法很美妙,但它很枯燥

我想把它秒,但我办不到

奥利给!!!

学!!!


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