848. 有向图的拓扑序列 题解

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https://www.acwing.com/problem/content/850/ 来源:模板题

题目描述

给定一个 n 个点 m 条边的有向图,点的编号是 1 到 n,图中可能存在重边和自环。 请输出任意一个该有向图的拓扑序列,如果拓扑序列不存在,则输出 −1。 若一个由图中所有点构成的序列 A 满足:对于图中的每条边 (x,y),x 在 A 中都出现在 y 之前,则称 A 是该图的一个拓扑序列。

输入格式 第一行包含两个整数 n 和 m。 接下来 m 行,每行包含两个整数 x 和 y,表示存在一条从点 x 到点 y 的有向边 (x,y)。 输出格式 共一行,如果存在拓扑序列,则输出任意一个合法的拓扑序列即可。 否则输出 −1。 数据范围 1 nn,mm 10^5^

输入样例
3 3 1 2 2 3 1 3 输出样例 1 2 3

题解思路

参考https://www.acwing.com/solution/content/21908/TIPS: 1. 拓扑排序基于BFS实现 2. 拓扑排序的答案不唯一 3. 一个图只要有环,一定不是拓扑序列 4. 每个有向无环图都至少存在一个入度为0的点

代码

cpp
#include <iostream>
#include <queue>
#include <cstring>
using namespace std;
const int N = 100010;

int n, m, a, b, idx, cnt;
int e[N], ne[N], h[N], d[N], top[N];  //d表示点的入度, top用来存储序列

void add(int a, int b)
{
	e[idx] = b,ne[idx] = h[a], h[a] = idx++;
}

bool top_sort()
{
	queue<int>q;
	for (int i = 1; i <= n; i++)
		if (d[i] == 0)	q.push(i);  // 将入度为零的点入队 

	while (q.size())
	{
		int t = q.front();
		top[cnt++] = t;
		q.pop();

		for (int i = h[t]; i != -1; i = ne[i])
		{
			int j = e[i];
			d[j]--;  // 删除点t指向点j的边
			if(d[j] == 0)	q.push(j);  // 如果点j的入度为零了,就将点j入队
		}
	}
	if(cnt == n) 	return true;  // 计数等于n时,表示全部都已排序,可以构成拓扑序列
	else return false;
}

int main()
{
	memset(h, -1, sizeof h);  // 如果程序时间溢出,就是没有加上这一句
	cin >> n >> m;
	while (m--)
	{
		cin >> a >> b;
		add(a, b);  // 因为是a指向b,所以b点的入度要加1
		d[b]++;
	}

	if(top_sort())
	{
		for (int i = 0; i < n; i++)	cout << top[i] << ' ';
		//经上方循环可以发现队列中的点的次序就是拓扑序列
       		//注:拓扑序列的答案并不唯一,可以从解析中找到解释
	}
	else cout << -1;
	return 0;
}
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