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拓扑排序的应用(hdu1285、hdu3342、hdu2647)

拓扑排序的应用(hdu1285、hdu3342、hdu2647)

作者: sugar_coated | 来源:发表于2017-04-26 20:23 被阅读61次

    定义:对一个有向无环图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。

    hdu1285
    问题描述:

    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。

    输入:

    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。

    输出:

    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

    思路:为了让代码简单,p1赢了p2,用p1 -> p2表示。
    根据样例可以得到下图:

    由图可知没有队伍赢1和4,也就是说第一名要么是1要么是4,又由题意编号小的排在前面,所以可以得到第一名为1。对于都赢了3的2和4,标号小的排在前面,所以第二名为2,接着是3和4。

    可以发现是先从入度为0的点开始找,它指向的下一个点,也就是排名在它后面的点。当去掉入度为0的点时,它指向的点的入度也相应减1。即下一次,就可能是它的下一个点。

    因此可以得到如下代码:

    #include <iostream>
    #include <cmath>
    #include <cstdio>
    #include <string>
    #include <cstring>
    #include <queue>
    #include <map>
    #include <set>
    #include <stack>
    #include <utility>
    #include <algorithm>
    #include <iterator>
    using namespace std;
    
    #define PI 3.14159265
    #define e 2.71828182
    
    typedef long long ll;
    typedef pair<int, int> P;
    const int MAX_N = 1 << 17;
    const int INF = 0x3f3f3f3f;
    int ind[MAX_N];   //每个点入度
    vector<int> g[MAX_N];    //存图
    priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > que; 
    //当两个队伍不能确定名次时,编号小的排在前面,所以需要用到优先队列
    
    void solve(int n) {
        for (int i = 1; i <= n; ++i) {
            if (ind[i] == 0) que.push(i);
        }
        bool flag = false;
        while (que.size()) {
            int k = que.top();
            que.pop();
            if (!flag) {
                printf("%d", k);
                flag = true;
            }
            else printf(" %d", k);
            for (int i = 0; i < g[k].size(); ++i) {
                --ind[g[k][i]];
                if (ind[g[k][i]] == 0) que.push(g[k][i]);
            }
        }
        while (!que.empty()) que.pop();
        printf("\n");
    }
    
    int main() {
        //ios::sync_with_stdio(false);
        //cin.tie(NULL);
        //cout.tie(NULL);
        int n, m;
        while (scanf("%d%d", &n, &m) != EOF) {
            for (int i = 0; i <= n; ++i) {
                ind[i] = 0;
                g[i].clear();
            }
            for (int i = 0; i < m; ++i) {
                int p1, p2;
                scanf("%d%d", &p1, &p2);
                ++ind[p2];
                g[p1].push_back(p2);
            }
            solve(n);
        }    
        return 0;
    }
    

    hdu3342
    题意:给出n人的编号为 0到n-1,再给出m个关系。A和B,A是B的老师。问这些关系是否存在矛盾,即不能存在A是B的老师,B是C的老师,而C是A的老师。

    思路:很容易发现,存在矛盾的样例的图一定存在环。而拓扑排序是判断是否有环的很好算法。即如果从队列中取出的点不等于n,就一定存在环。
    注:不能由队列是否为空来判断,当n - 2, 1->2, 2->1时队列也为空,当这是有环的。只有当每个点取出,才可以确定没有环。

    /*有些题给的数据可能会重复,即给了重边,也不会有影响。
    如1->2存了两次,取出1后,遍历1指向的点,第一次到2,将2的入度减1, 因为入度不为0,所以不会push。
    第二次入度减一,入度为0,才会push。也就是说遍历完1指向的点,只会push进队列一个2。
    */
    #include <iostream>
    #include <cmath>
    #include <cstdio>
    #include <string>
    #include <cstring>
    #include <queue>
    #include <map>
    #include <set>
    #include <stack>
    #include <utility>
    #include <algorithm>
    #include <iterator>
    using namespace std;
    
    #define PI 3.14159265
    #define e 2.71828182
    
    typedef long long ll;
    typedef pair<int, int> P;
    const int MAX_N = 1 << 17;
    const int INF = 0x3f3f3f3f;
    int ind[MAX_N];
    vector<int> g[MAX_N];
    queue<int> que;
    
    bool solve(int n) {
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (ind[i] == 0) que.push(i);
        }
        int cnt = 0;
        while (que.size()) {
            int k = que.front();
            que.pop();
            ++cnt;
            for (int i = 0; i < g[k].size(); ++i) {
                --ind[g[k][i]];
                if (ind[g[k][i]] == 0) que.push(g[k][i]);
            }
        }
        while (que.size()) que.pop();
        return cnt == n;
    }
    
    int main() {
        //ios::sync_with_stdio(false);
        //cin.tie(NULL);
        //cout.tie(NULL);
        int n, m;
        while (scanf("%d%d", &n, &m) != EOF && n > 0) {
            for (int i = 0; i <= n; ++i) {
                ind[i] = 0;
                g[i].clear();
            }
            for (int i = 0; i < m; ++i) {
                int p1, p2;
                scanf("%d%d", &p1, &p2);
                ++ind[p2];
                g[p1].push_back(p2);
            }
            bool ans = solve(n);
            printf("%s\n", ans ? "YES" : "NO");
        }    
        return 0;
    }```
    
    [hdu2647](http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=2647)
    
    题意:老板发奖金,每个工人至少888元,而有些工人存在着要求,a和b,a要求他的奖金要比b高。给你n个工人,编号为1到n,m个要求,求老板总共最低需要给这些工人多少奖金。不能满足他们的要求就输出-1。
    
    思路:不能满足要求,即存在环。当满足要求时,最小的b得888,向上依次加1。
    

    include <iostream>

    include <cmath>

    include <cstdio>

    include <string>

    include <cstring>

    include <queue>

    include <map>

    include <set>

    include <stack>

    include <utility>

    include <algorithm>

    include <iterator>

    using namespace std;

    define PI 3.14159265

    define e 2.71828182

    typedef long long ll;
    typedef pair<int, int> P;
    const int MAX_N = 1 << 17;
    const int INF = 0x3f3f3f3f;
    int ind[MAX_N];
    vector<int> g[MAX_N];
    queue<P> que;

    int solve(int n) {
    for (int i = 1; i <= n; ++i) {
    if (ind[i] == 0) que.push((P){i, 0});
    }
    int ans = 0;
    int cnt = 0;
    while (que.size()) {
    P k = que.front();
    que.pop();
    ++cnt;
    ans += 888 + k.second;
    for (int i = 0; i < g[k.first].size(); ++i) {
    --ind[g[k.first][i]];
    if (ind[g[k.first][i]] == 0){
    que.push((P){g[k.first][i], k.second + 1});
    //下一个点只需要比指向它的点大一即可
    }
    }
    }
    if (cnt != n) ans = -1;
    while (que.size()) que.pop();
    return ans;
    }

    int main() {
    //ios::sync_with_stdio(false);
    //cin.tie(NULL);
    //cout.tie(NULL);
    int n, m;
    while (scanf("%d%d", &n, &m) != EOF) {
    for (int i = 0; i <= n; ++i) {
    ind[i] = 0;
    g[i].clear();
    }
    for (int i = 0; i < m; ++i) {
    int p1, p2;
    scanf("%d%d", &p1, &p2);
    ++ind[p1];//需要先让p2出来,因为p1比p2高,最终可得最底层p2为888
    g[p2].push_back(p1);
    }
    int ans = solve(n);
    printf("%d\n", ans);
    }
    return 0;
    }

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