dfs bfs拓扑序列+判断

  • 想要得到拓扑序的图一定是有向图.
  • 拓扑序列虽然不止1个,但都满足,每个点的前驱后继点的顺序,某点的后继点在拓扑序中不可能出现在该点的前面,

基本思想:

  1. 拓扑序列满足,入度为0的点进入序列,且该点的出边点的入度-1,
  2. 如果该点出边的入度为0,则重复第1步
邻接表+bfs
  1. 开一个数组记录所有点的入度,将入度为0的点加入到队列
  2. 取出队头,加入到拓扑序.
  3. 更新出边的点的入度,判断是否为0,为0加入队列
  4. 重复2 3知道队列为空
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#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxn = 1e6;
int head[maxn];
int next1[maxn];
int ver[maxn];
int tot = 0;
int deg[maxn];
void add(int u,int v) {
ver[++tot] = v;
next1[tot] = head[u];
head[u] = tot;
//预处理每个点的入度
deg[v]++;
}
vector<int> ans;
void topsort() {
queue<int> que;
for (int i=1; i<=n; i++) //将入度为0的点加入到队列中,
if (!deg[i]) que.push(i);
while (!que.empty()) {
//队列中的点一定是入度=0的点,那么先加入到top序列中,
int cur = que.top();
que.pop();
ans.push_back(cur);
for (int i=head[cur]; i ; i=next1[i]) {
deg[i]--;
if (!deg[i]) que.push(i);
}
}
}
int main() {
freopen("a.txt","r",stdin);
int n,m;
cin >> n >> m;
for (int i=1; i<=m; i++) {
int u,v;
cin >> u >> v;
add(u,v);
}
topsort();
for (int i=0; i<ans.size(); i++) cout << ans[i] << " ";
return 0;
}
邻接表+dfs
  • 在dfs回溯时将该点加入栈中,全部点dfs后,出栈的序列为拓扑序
  1. dfs回溯时肯定下面的点都走过或者该点为叶子节点(出度一定为0,且入度不为0),
  2. 出边的终点没有走过,往下面走,能想象到每次入栈的一定是从下到上的点,
  3. 正好符合前驱后继的关系
  4. 每个点都dfs一次,标记的点不dfs,
  5. 那么把所有点分成两个集合,一个是待处理的点集D,一个是已拓扑排序后的点集A,当且仅当D中某个点没有后继结点(或该后继结点已经加入了点集A中)时,此时将点从D转移到A,回溯恰好满足这个操作
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#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int maxn = 1e5;
int head[maxn];
//int val[maxn];
int next1[maxn];
int ver[maxn];
int tot = 0;
stack<int> ans;
void add(int u,int v) {
ver[++tot] = v;
next1[tot] = head[u];
head[u] = tot;
}
bool vis[maxn];
int dfs(int x) {
vis[x] = 1;
for (int i=head[x]; i ; i=next1[i]) {
if (!vis[ver[i]]) dfs(ver[i]);
}
ans.push(x);
}
int main() {
freopen("a.txt","r",stdin);
int n,m;
cin >> n >> m;
for (int i=1; i<=m; i++) {
int u,v;
cin >> u >> v;
add(u,v);
}
for (int i=1; i<=n; i++) {
if (!vis[i]) dfs(i); // vis是全局变量,可能先遍历的最低处的点,push进入stack
}
// stack最后push进去的一定是没有出度的点,或者后续节点已经入栈,间接的想到最后push进去的点一定是 入度等于0的点
while (!ans.empty()) {
cout << ans.top() << endl;
ans.pop();
}
return 0;
}
判断是否存在拓扑序列(既不存在入度为0的点)
  • 恰好成环也有拓扑序,存在入度=0的点
  • 成环的意思是总有一点的入度不为0,没有拓扑序列
  • vis[i]代表3中状态,1此轮dfs访问过,-1别的dfs访问过,0没有被访问过,
  • 此轮dfs访问到vis[i]=1说明能够返回该点,则存在不存在入度=0的点
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    #include <bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    const int maxn = 1e5;
    int tot = 0;
    int head[maxn];
    int next1[maxn];
    int ver[maxn];
    int vis[maxn];
    int n,m;
    stack<int> ans;
    void add(int u,int v) {
    ver[++tot] = v;
    next1[tot] = head[u];
    head[u] = tot;
    }
    bool dfs(int x) {
    vis[x] = 1;
    for (int i=head[x]; i ; i=next1[i]) {
    int v = ver[i];
    if ( vis[v] == 1 ) return false;
    if ( vis[v] == 0 && !dfs(v) ) return false;
    }
    vis[x] = -1;
    ans.push(x);
    return true;
    }
    int main() {
    freopen("a.txt","r",stdin);
    cin >> n >> m;
    for (int i=1; i<=m; i++) {
    int u,v;
    cin >> u >> v;
    add(u,v);
    }
    bool flag = true;
    for (int i=1; i<=n; i++) {
    if ( vis[i] == 0 )
    if ( !dfs(i) ) {
    cout << i << endl;
    flag = false;
    cout << "无法生成拓扑序列" << endl;
    break;
    }
    }
    while ( flag && !ans.empty() ) {
    cout << ans.top() << endl;
    ans.pop();
    }
    return 0;
    }

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