▶ 书中第四章部分程序,包括在加上自己补充的代码,两种拓扑排序的方法

● 拓扑排序 1

 package package01;

 import edu.princeton.cs.algs4.Digraph;
import edu.princeton.cs.algs4.SymbolDigraph;
import edu.princeton.cs.algs4.DirectedCycle;
import edu.princeton.cs.algs4.DepthFirstOrder;
import edu.princeton.cs.algs4.EdgeWeightedDigraph;
import edu.princeton.cs.algs4.EdgeWeightedDirectedCycle; public class class01
{
private Iterable<Integer> order; // 拓扑排序的结果
private int[] rank; // 顶点 v 在拓扑排序中的序号为 rank[v] public class01(Digraph G) // 从有向图生成拓扑排序
{
DirectedCycle finder = new DirectedCycle(G); // 存在环则不能排序
if (!finder.hasCycle())
{
DepthFirstOrder dfs = new DepthFirstOrder(G); // 做 G 的深度优先搜索
order = dfs.reversePost(); // 取逆后序依次标号
rank = new int[G.V()];
int i = 0;
for (int v : order)
rank[v] = i++;
}
} public class01(EdgeWeightedDigraph G) // 从加权边有向图生成拓扑排序(算法一样,只是数据结构不同)
{
EdgeWeightedDirectedCycle finder = new EdgeWeightedDirectedCycle(G);
if (!finder.hasCycle())
{
DepthFirstOrder dfs = new DepthFirstOrder(G);
order = dfs.reversePost();
rank = new int[G.V()];
int i = 0;
for (int v : order)
rank[v] = i++;
}
} public Iterable<Integer> order()
{
return order;
} public boolean hasOrder()
{
return order != null;
} public int rank(int v)
{
return hasOrder() ? rank[v] : -1;
} public static void main(String[] args)
{
String filename = args[0];
String delimiter = args[1]; // 分隔符
SymbolDigraph sg = new SymbolDigraph(filename, delimiter);
class01 topological = new class01(sg.digraph());
for (int v : topological.order())
System.out.println(sg.nameOf(v));
}
}

● 拓扑排序 2

 package package01;

 import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;
import edu.princeton.cs.algs4.StdRandom;
import edu.princeton.cs.algs4.DigraphGenerator;
import edu.princeton.cs.algs4.Digraph;
import edu.princeton.cs.algs4.Queue;
import edu.princeton.cs.algs4.DirectedEdge;
import edu.princeton.cs.algs4.EdgeWeightedDigraph; public class class01
{
private Queue<Integer> order;
private int[] rank; public class01(Digraph G)
{
order = new Queue<Integer>();
rank = new int[G.V()];
int[] indegree = new int[G.V()];
for (int v = 0; v < G.V(); v++)
indegree[v] = G.indegree(v);
int count = 0;
Queue<Integer> queue = new Queue<Integer>();
for (int v = 0; v < G.V(); v++) // 收集所有没有前提条件的顶点
{
if (indegree[v] == 0)
queue.enqueue(v);
}
for (; !queue.isEmpty();)
{
int v = queue.dequeue();
order.enqueue(v); // 事件 v 完成,将其放入输出队列, 并给一个序号
rank[v] = count++;
for (int w : G.adj(v)) // 所有紧接着 v 的事件的前提条件减少 1
{
indegree[w]--;
if (indegree[w] == 0) // 收集此时没有前提条件的事件
queue.enqueue(w);
}
}
if (count != G.V()) // 遍历结束,还有顶点有入度,说明存在环
order = null;
} public class01(EdgeWeightedDigraph G)
{
order = new Queue<Integer>();
rank = new int[G.V()];
int[] indegree = new int[G.V()];
for (int v = 0; v < G.V(); v++)
indegree[v] = G.indegree(v);
int count = 0;
Queue<Integer> queue = new Queue<Integer>();
for (int v = 0; v < G.V(); v++)
{
if (indegree[v] == 0)
queue.enqueue(v);
}
for (; !queue.isEmpty();)
{
int v = queue.dequeue();
order.enqueue(v);
rank[v] = count++;
for (DirectedEdge e : G.adj(v))
{
int w = e.to();
indegree[w]--;
if (indegree[w] == 0)
queue.enqueue(w);
}
}
if (count != G.V())
order = null;
} public Iterable<Integer> order()
{
return order;
} public boolean hasOrder()
{
return order != null;
} public int rank(int v)
{
return hasOrder() ? rank[v] : -1;
} public static void main(String[] args)
{
int V = Integer.parseInt(args[0]); // 生成DAG G(V,E),再添加 F 条边
int E = Integer.parseInt(args[1]);
int F = Integer.parseInt(args[2]);
Digraph G1 = DigraphGenerator.dag(V, E); // G1 是无边圈的
EdgeWeightedDigraph G2 = new EdgeWeightedDigraph(V);// G2 有边权的
for (int v = 0; v < G1.V(); v++)
{
for (int w : G1.adj(v))
G2.addEdge(new DirectedEdge(v, w, 0.0));
}
for (int i = 0; i < F; i++)
{
int v = StdRandom.uniform(V);
int w = StdRandom.uniform(V);
G1.addEdge(v, w);
G2.addEdge(new DirectedEdge(v, w, 0.0));
}
StdOut.println(G1);
StdOut.println();
StdOut.println(G2);
class01 topological1 = new class01(G1); // 分别计算 G1 和 G2 的
if (!topological1.hasOrder())
StdOut.println("Not a DAG");
else
{
StdOut.print("Topological order: ");
for (int v : topological1.order())
StdOut.print(v + " ");
StdOut.println();
}
class01 topological2 = new class01(G2);
if (!topological2.hasOrder())
StdOut.println("Not a DAG");
else
{
StdOut.print("Topological order: ");
for (int v : topological2.order())
StdOut.print(v + " ");
StdOut.println();
}
}
}

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