当前位置:

首页 > 编程开发 > Java如何实现拓扑排序?

Java如何实现拓扑排序?

铺垫有向图:我们这节要讲的算法涉及到有向图,所以我先把有向图的一些概念说一下,文章后面就不做解释啦。首先有向图节点与节点之间是用带箭头的线连接起来的。节点有出度和入度的概念,连线尾部指向的节点出度加1,连线头部,也就是箭头指向的节点入度加1。看下面这个例子,A的入度为0,出度为2,B的入度为1,出度为1,C的入度为1,出度为1,D的入度为2,出度为0。邻接表:邻接表是存储图结构的一种有效方式,如下图所示,左边节点数组存储图中所有节点,右侧邻接表存储节点的相邻节点。简介这篇文章我们要讲的是拓扑排序,这是一个

    铺垫

    有向图:我们这节要讲的算法涉及到有向图,所以我先把有向图的一些概念说一下,文章后面就不做解释啦。首先有向图节点与节点之间是用带箭头的线连接起来的。节点有出度和入度的概念,连线尾部指向的节点出度加1,连线头部,也就是箭头指向的节点入度加1。看下面这个例子,A的入度为0,出度为2,B的入度为1,出度为1,C的入度为1,出度为1,D的入度为2,出度为0。

    Java如何实现拓扑排序?

    邻接表:邻接表是存储图结构的一种有效方式,如下图所示,左边节点数组存储图中所有节点,右侧邻接表存储节点的相邻节点。

    Java如何实现拓扑排序?

    简介

    这篇文章我们要讲的是拓扑排序,这是一个针对有向无环图的算法,主要是为了解决前驱后继的关系,即我们在完成当前事项的时候需要先完成什么事项,其实这在我们流程控制里面用的挺多的。看下面这个图,我们需要先完成A事项,然后才能去完成B,C事项,B,C事项的属于并列的,没有先后顺序,但是对于D事项需要在B,C事项完成之后才能进行。而拓扑排序能够帮助我们找到这个完成事项的合理顺序,同时我们看上面这个例子,A事项完成之后,B,C事项是没有先后顺序的,不管是先完成B还是C都符合条件,所以拓扑排序的顺序序列不是完全一定的。

    工作过程

    首先拓扑排序对应操作的是一个有向无环图。无环图,则肯定存在至少一个结点入度为0。在当前情况下,我们需要查找入度为0的节点进行操作,入度为0,表示当前节点没有前驱节点,或者前驱节点已经处理,可以直接操作。操作完毕之后,将当前节点的后继节点入度全部减1,再次查找入度节点为0的节点进行操作,此后就是一个递归过程,不断处理当前情况下入度为0的节点,直至所有节点处理完毕。

    Java如何实现拓扑排序?

    数据结构

    有向图结构如下,其中node存储当前图中包含的所有节点,adj存储对应下标节点的邻接点。初始化图时候,我们需要初始化图中节点个数,存储节点的数组以及节点对应邻接数组。同时提供一个addEdge方法,用于在两个节点直接加边,其实就是将后继节点放入前驱节点的邻接表中。

    public static class Graph{
           /**
            * 节点个数
            */
           private Integer nodeSize;
           /**
            * 节点
            */
           private char[] node;
           /**
            * 邻接表
            */
           private LinkedList[] adj;
    
           public Graph(char[] node) {
               this.nodeSize = node.length;
               this.node = node;
               this.adj = new LinkedList[nodeSize];
               for (int i = 0 ; i < adj.length ; i++) {
                   adj[i] = new LinkedList();
              }
          }
           /**
            * 在节点之间加边,前驱节点指向后继节点
            * @param front 前驱节点所在下标
            * @param end 后继节点所在下标
            */
           public void addEdge(int front, int end) {
               adj[front].add(end);
          }
      }

    拓扑排序

    拓扑排序首先初始化了两个临时数组,一个队列,一个inDegree数组存储对应下标节点的入度,因为每次访问的节点需要前驱节点已经完成,即入度为0,有了这个数组我们就可以比较快速的找到这些节点;另一个是visited数组,标志当前节点是否已经访问过,防止多次访问;一个nodes队列则保存在目前情况下所有入度为0的节点。(注意,为了存取方便,我们都是存储的节点下标 step1:初始化inDegree数组,visited数组; step2:遍历inDegree数组,将所有入度为0的节点入nodes队列; step3:依次将节点node出队; 根据visited判断当前node是否已经被访问,是,返回step3,否,进行下一步; 将当前节点的邻接节点入度-1,判断邻接节点入度是否为0,为0直接放入nodes队列,不为0返回step3;

    /**
        * @param graph 有向无环图
        * @return 拓扑排序结果
        */
       public List toPoLogicalSort(Graph graph) {
           //用一个数组标志所有节点入度
           int[] inDegree = new int[graph.nodeSize];
           for (LinkedList list : graph.adj) {
               for (Object index : list) {
                   ++ inDegree[(int)index];
              }
          }
           //用一个数组标志所有节点是否已经被访问
           boolean[] visited = new boolean[graph.nodeSize];
           //开始进行遍历
           Deque nodes = new LinkedList<>();
           //将入度为0节点入队
           for (int i = 0 ; i < graph.nodeSize; i++) {
               if (inDegree[i] == 0) {
                   nodes.offer(i);
              }
          }
           List result = new ArrayList<>();
           //将入度为0节点一次出队处理
           while (!nodes.isEmpty()) {
               int node = nodes.poll();
               if (visited[node]) {
                   continue;
              }
               visited[node] = true;
               result.add(graph.node[node]);
               //将当前node的邻接节点入度-1;
               for (Object list : graph.adj[node]) {
                   -- inDegree[(int)list];
                   if (inDegree[(int)list] == 0) {
                       //前驱节点全部访问完毕,入度为0
                       nodes.offer((int) list);
                  }
              }
          }
           return result;
      }

    测试样例1

    public static void main(String[] args) {
           ToPoLogicalSort toPoLogicalSort = new ToPoLogicalSort();
           //初始化一个图
           Graph graph = new Graph(new char[]{'A', 'B', 'C', 'D'});
           graph.addEdge(0, 1);
           graph.addEdge(0,2);
           graph.addEdge(1,3);
           graph.addEdge(2,3);
           List result = toPoLogicalSort.toPoLogicalSort(graph);
      }

    执行结果

    Java如何实现拓扑排序?

    测试样例2

    public static void main(String[] args) {
           ToPoLogicalSort toPoLogicalSort = new ToPoLogicalSort();
           //初始化一个图
           Graph graph = new Graph(new char[]{'A', 'B', 'C', 'D','E','F','G','H'});
           graph.addEdge(0, 1);
           graph.addEdge(0,2);
           graph.addEdge(0,3);
           graph.addEdge(1,4);
           graph.addEdge(2,4);
           graph.addEdge(3,4);
           graph.addEdge(4,7);
           graph.addEdge(4,6);
           graph.addEdge(7,5);
           graph.addEdge(6,7);
           List result = toPoLogicalSort.toPoLogicalSort(graph);
      }

    执行结果

    Java如何实现拓扑排序?

    本文内容来源于互联网,如有侵权请联系删除。
    作者最新文章
    编程开发
    相关文章 更多
    C++动态数组初始化怎么写?常用语句与代码示例
    C++动态数组初始化怎么写?常用语句与代码示例

    深入解析C++中动态数组的初始化机制,涵盖new操作符的不同用法、基本类型与类对象的初始化差异,以及为何在现代C++开发中应优先使用std::vector。

    谷歌浏览器Mac版入口
    谷歌浏览器Mac版入口

    谷歌浏览器Mac版官方安装指南 谷歌浏览器Mac版官方安装入口是https://www.google.com/chrome/,需macOS 12+系统、500MB空间,下载.dmg后拖入应用程序安装,支持多设备同步、性能优化与隐私保护功能。 苹果电脑Chrome的安装入口究竟在哪里?这个问题最近可是

    Chrome浏览器JS脚本不运行怎么办
    Chrome浏览器JS脚本不运行怎么办

    Chrome中JavaScript未执行需依次检查:一、移除站点级禁用并添加允许域名;二、开启全局JavaScript开关;三、禁用干扰扩展;四、在开发者工具中启用JavaScript;五、重置内容设置为默认。 有时在Chrome里打开网页,会发现交互按钮点了没反应,数据加载不出来,页面仿佛“静止”

    IE浏览器怀旧版在线网址
    IE浏览器怀旧版在线网址

    IE浏览器怀旧版在线网址:一次精准的技术时光回溯 最近,不少老用户和怀旧爱好者在反复搜索一个问题:那个经典的Internet Explorer,如今还能在哪里原汁原味地体验到?答案指向一个特定的地址:https://ie.microsoft.com/legacy/。 这个网站远不止是一个简单的“皮肤

    火狐浏览器有哪些设置功能
    火狐浏览器有哪些设置功能

    火狐浏览器五大核心设置功能:解锁高效、安全与个性化体验 火狐浏览器功能强大,但如果不仔细挖掘,很多能大幅提升效率和安全性的设置可能就“藏着掖着”了。这就好比拥有一台高性能设备,却只用了基础模式。那么,如何把它调整到最顺手、最安全的状态?接下来,我们就聚焦于当前版本(截至2025年末)最关键的五大设置

    chrome搜索免验证入口
    chrome搜索免验证入口

    Chrome官方免验证入口为https://www.google.cn/chrome/,提供全平台安装包、免登录即用、本地化安全机制及引擎级性能优化。 到底该去哪里找正版、免费且无需繁琐验证的Chrome浏览器入口?这个问题困扰了不少网友。今天,我们就来直通核心,为大家详细拆解Chrome引擎的官方

    java heap space 选型思路:使用场景与区别整理
    java heap space 选型思路:使用场景与区别整理

    Java堆是JVM存储对象的核心内存区域,配置需结合场景:单体应用适中设置;大数据处理需大堆并关注GC停顿;微服务强调快速启动;高并发需精细划分堆区域。关键参数-Xms和-Xmx建议等值以稳定性能。垃圾回收器选择影响效率,如G1适用于大堆,ZGC可实现低停顿。内存错误时需监控堆状态。

    java heap space 使用中遇到的问题怎么解决
    java heap space 使用中遇到的问题怎么解决

    Java堆内存溢出错误通常因内存泄漏、数据处理需求过大或JVM参数配置不当引起。排查时可借助jmap、堆转储及MAT等工具定位问题。解决方案包括调整JVM内存参数(如-Xmx)、修复代码中的内存泄漏、优化大数据处理逻辑,并建立持续监控与预防机制,以保障应用稳定运行。

    java xml 选型思路:使用场景与区别整理
    java xml 选型思路:使用场景与区别整理

    XML在Java开发中用于配置、数据交换等场景。解析方式主要有DOM、SAX、StAX及第三方库。DOM适合操作小文件,SAX/StAX适合处理大文件流,JAXB用于对象与XML映射。选型需结合数据大小、内存、性能及团队熟悉度,现代框架常封装底层解析。

    using namespace 使用中遇到的问题怎么解决
    using namespace 使用中遇到的问题怎么解决

    命名空间的基本概念与常见引入问题在C++等编程语言中,命名空间(namespace)是一种将代码标识符(如变量、函数、类名)封装在特定名称下的机制,其主要目的是避免命名冲突,尤其是在大型项目或使用多个第三方库时。使用“using namespace”指令可以将指定命名空间中的所有名称引入当前作用域,

    查看更多
    精品专题 更多
    装机必备
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows
    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    macOS软件
    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    Mac软件 更多
    灵活计算器
    灵活计算器
    macOS/iOS/Android

    灵活计算器是一款笔记式算数应用,支持实时计算、动态关联和云端同步功能。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

    赤友清理大师
    赤友清理大师
    macOS

    赤友清理大师是一款为 Mac 设计的智能清理优化工具,可精准扫描垃圾、大文件、重复文件等,释放磁盘空间。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

    极度公式
    极度公式
    Windows/macOS/Linux

    极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

    WINDOWS 更多
    Windows 10
    Windows 10
    Windows

    Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

    极度公式
    极度公式
    Windows/macOS/Linux

    极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

    密码键盘
    密码键盘
    Windows/macOS/iOS/Android

    密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。