拓扑排序讲解+例题

简介: 比如说给定若干个两个元素之间的大小关系,要转换成所有元素的总体大小关系,就可以用拓扑排序来处理下面给出的例题就是这个样子关于拓扑排序还有一种用法->判断给定的有向图中是否存在环下面来说明一下拓扑排序的相关步骤:(默认已经将图存好)首先统计所有点的入度,然后将所有点入度为0的所有点放进队列(根据题目特殊要求也可以使用优先队列)然后采取像BFS那样的方式,当队列非空的时候,始终取队列头端的一个元素,并将这个元素记录下来之后pop掉,把这个点(比如说是点P)放进用来存储拓扑序列的不定长数组vector中,然后遍历和这个点相连的所有点,并将与点P相连的所有点的入度减少1
对一个==有向无环图(Directed Acyclic Graph简称DAG)==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<u,v>∈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。
简单的说,由某个集合上的一个偏序得到该集合上的一个全序,这个操作称之为拓扑排序。


比如说给定若干个两个元素之间的大小关系,要转换成所有元素的总体大小关系,就可以用 拓扑排序 来处理


下面给出的例题就是这个样子


关于拓扑排序还有一种用法->判断给定的有向图中是否存在环

下面来说明一下拓扑排序的相关步骤:


(默认已经将图存好)首先统计所有点的入度,然后将所有点入度为0的所有点放进队列(根据题目特殊要求也可以使用优先队列)


然后采取像BFS那样的方式,当队列非空的时候,始终取队列头端的一个元素,并将这个元素记录下来之后pop掉,把这个点(比如说是点P)放进用来存储 拓扑排序 的不定长数组vector中,然后遍历和这个点相连的所有点,并将与点P相连的所有点的入度减少1(换句话说讲点P去掉之后,他的指向关系就会消失,并且以他为起点的所有点的入度都会减小1),如果这个点的入度刚好为0,那么正好可以将这个点继续放到队列中,如此反复


伪代码如下


void top_sort(){
  for(int i=1;i<=n;i++){
    if(入度为0) que.push(i);
  }
  while(que.size()){
    int top = que.top()/que.front();
    que.pop();
    vet.push_back(这个点->top);
    for(int i=1;i<=n;i++){///在数据范围足够小的情况下可以直接采取二维数组存图
    /// gra[i][j] == 1表示有一条从i指向j的边,反之没有
      if(相连的点){
        deg[i]--;
        if(deg[i] == 0) que.push(i);
      }
    }
  }
}


下面是比较常用的小模板:


priority_queue <int, vector<int>, greater<int> >litt;
int dege[507];
int n,m;
int gra[507][507];
vector<int>vet;
void top_sort(){
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        if(dege[i] == 0) litt.push(i);
    }
    while(litt.size()){
        int tp = litt.top();
        litt.pop();
        vet.push_back(tp);
        for(int i=1;i<=n;i++){
            if(gra[tp][i]){
                dege[i] --;
                if(dege[i] == 0) litt.push(i);
            }
        }
    }
}


下面来看例题:


题目描述


有N个比赛队(1<=N<=500),编号依次为1,2,3,。。。。,N进行比赛,比赛结束后,裁判委员会要将所有参赛队伍从前往后依次排名,但现在裁判委员会不能直接获得每个队的比赛成绩,只知道每场比赛的结果,即P1赢P2,用P1,P2表示,排名时P1在P2之前。现在请你编程序确定排名。


Input


输入有若干组,每组中的第一行为二个数N(1<=N<=500),M;其中N表示队伍的个数,M表示接着有M行的输入数据。接下来的M行数据中,每行也有两个整数P1,P2表示即P1队赢了P2队。


Output


给出一个符合要求的排名。输出时队伍号之间有空格,最后一名后面没有空格。


其他说明:符合条件的排名可能不是唯一的,此时要求输出时编号小的队伍在前;输入数据保证是正确的,即输入数据确保一定能有一个符合要求的排名。


Sample


input

4 3
1 2
2 3
4 3

Sample Output

1 2 4 3


  1. 注意本题为多组输入
  2. 本题可能出现相同的大小关系,比如2 3出现两次。那么这个时候应该进行去重处理,否则会有多余的入度被增加,导致出现错误


Main_Code():


priority_queue <int, vector<int>, greater<int> >litt;
int dege[507];
int n,m;
int gra[507][507];
vector<int>vet;
void top_sort(){
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        if(dege[i] == 0) litt.push(i);
    }
    while(litt.size()){
        int tp = litt.top();
        litt.pop();
        vet.push_back(tp);
        for(int i=1;i<=n;i++){
            if(gra[tp][i]){
                dege[i] --;
                if(dege[i] == 0) litt.push(i);
            }
        }
    }
}
bool vis[507];
int main() {
    while(cin >> n >> m){
        while(litt.size()) litt.pop();
        for(int i=1;i<=n;i++) vis[i] = 0;
        for(int i=1;i<=n;i++) dege[i] = 0;
        for(int i=1;i<=n;i++){
            for(int j=1;j<=n;j++) gra[i][j] = 0;
        }
        vet.clear();
        while(m --){
            int a=read,b=read;
            if(gra[a][b] == 0) dege[b] ++;/// a > b deg[b] ++;
            gra[a][b] = 1;/// directed
        }
        top_sort();
        for(int i=1;i<=n;i++){
            printf("%d",vet[i-1]);
            if(i != n) printf(" ");
        }
        puts("");
    }
  return 0;
}/// ac_code


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