代码随想录算法训练营第五十天|图论part08

软件构建(拓扑排序)

题目描述:

某个大型软件项目的构建系统拥有 N 个文件,文件编号从 0 到 N - 1,在这些文件中,某些文件依赖于其他文件的内容,这意味着如果文件 A 依赖于文件 B,则必须在处理文件 A 之前处理文件 B (0 <= A, B <= N - 1)。请编写一个算法,用于确定文件处理的顺序。

输入描述:

第一行输入两个正整数 N, M。表示 N 个文件之间拥有 M 条依赖关系。

后续 M 行,每行两个正整数 S 和 T,表示 T 文件依赖于 S 文件。

输出描述:

输出共一行,如果能处理成功,则输出文件顺序,用空格隔开。

如果不能成功处理(相互依赖),则输出 -1。

输入示例:

5 4

0 1

0 2

1 3

2 4

输出示例:

0 1 2 3 4

提示信息:

文件依赖关系如下:

所以,文件处理的顺序除了示例中的顺序,还存在

0 2 4 1 3

0 2 1 3 4

等等合法的顺序。

数据范围:

0 <= N <= 10 ^ 5

1 <= M <= 10 ^ 9

每行末尾无空格。

思路:

其实就两步:

1.找到入度为0的节点,加入结果集;

2.将该节点从图中移除。

用本题给出的示例来模拟这一过程:

1.找到入度为0的节点0,加入结果集:

2.将该节点从图中移除:

3.找到入度为0的节点1,加入结果集:(注意这里选1或者选2都可以)

4.将节点1从图中移除:

之后的过程以此类推。

知道了过程,代码就好写了:

java 复制代码
import java.util.*;

public class Main{
    private static List<List<Integer>> list=new ArrayList<>();
    public static void main(String[] args){
        Scanner in=new Scanner(System.in);
        int n=in.nextInt();
        int m=in.nextInt();
        for(int i=0;i<n;i++){
            list.add(new ArrayList<>());
        }
        int[] indegree=new int[n];
        for(int i=0;i<m;i++){
            int u=in.nextInt();
            int v=in.nextInt();
            indegree[v]++;
            list.get(u).add(v);
        }
        Queue<Integer> q=new LinkedList<>();
        for(int i=0;i<n;i++){
            if(indegree[i]==0)q.offer(i);
        }
        List<Integer> res=new ArrayList<>();
        while(!q.isEmpty()){
            int cur=q.poll();
            res.add(cur);
            for(Integer node:list.get(cur)){
                indegree[node]--;
                if(indegree[node]==0)q.offer(node);
            }
        }
        if(res.size()!=n){
            System.out.println(-1);
            return;
        }
        for(int i=0;i<res.size()-1;i++){
            System.out.print(res.get(i)+" ");
        }
        System.out.print(res.get(res.size()-1));
    }
}

参加科学大会(dijkstra算法朴素版)

【题目描述】

小明是一位科学家,他需要参加一场重要的国际科学大会,以展示自己的最新研究成果。

小明的起点是第一个车站,终点是最后一个车站。然而,途中的各个车站之间的道路状况、交通拥堵程度以及可能的自然因素(如天气变化)等不同,这些因素都会影响每条路径的通行时间。

小明希望能选择一条花费时间最少的路线,以确保他能够尽快到达目的地。

【输入描述】

第一行包含两个正整数,第一个正整数 N 表示一共有 N 个公共汽车站,第二个正整数 M 表示有 M 条公路。

接下来为 M 行,每行包括三个整数,S、E 和 V,代表了从 S 车站可以单向直达 E 车站,并且需要花费 V 单位的时间。

【输出描述】

输出一个整数,代表小明从起点到终点所花费的最小时间。

输入示例

7 9

1 2 1

1 3 4

2 3 2

2 4 5

3 4 2

4 5 3

2 6 4

5 7 4

6 7 9

输出示例

12

提示信息

能够到达的情况:

如下图所示,起始车站为 1 号车站,终点车站为 7 号车站,绿色路线为最短的路线,路线总长度为 12,则输出 12。

不能到达的情况:

如下图所示,当从起始车站不能到达终点车站时,则输出 -1。

数据范围:

1 <= N <= 500;

1 <= M <= 5000;

dijkstra算法步骤:

1.选源点到哪个节点近且该节点未被访问过;

2.该最近节点被标记访问过;

3.更新非访问节点到源点的距离(也就是minDist数组)。

其实和prim算法是和相似的,只不过prim算法是在不形成环的情况下判断访问每一个节点需要的最小花费;而dijkstra算法不一定需要访问每一个节点,它求的是源节点到其他节点的最小花费,不需要考虑成环这种情况。所以在代码上会有差异。(prim算法的代码见我的上一篇文章)

这是prim算法更新minDist数组的写法:

java 复制代码
for (int j = 1; j <= v; j++) {
    if (!isInTree[j] && grid[cur][j] < minDist[j]) {
        minDist[j] = grid[cur][j];
    }
}

这是dijkstra算法更新minDist数组的写法:

java 复制代码
for (int v = 1; v <= n; v++) {
    if (!visited[v] && grid[cur][v] != INT_MAX && minDist[cur] + grid[cur][v] < minDist[v]) {
        minDist[v] = minDist[cur] + grid[cur][v];
    }
}

完整代码如下:

java 复制代码
import java.util.*;

public class Main{
    public static void main(String[] args){
        Scanner in=new Scanner(System.in);
        int n=in.nextInt();
        int[] minDist=new int[n+1];
        minDist[1]=0;
        for(int i=2;i<=n;i++)minDist[i]=Integer.MAX_VALUE;
        boolean[] visited=new boolean[n+1];
        int m=in.nextInt();
        int[][] graph=new int[n+1][n+1];
        for(int i=1;i<=n;i++){
            for(int j=1;j<=n;j++){
                graph[i][j]=Integer.MAX_VALUE;
            }
        }
        for(int i=0;i<m;i++){
            int s=in.nextInt();
            int e=in.nextInt();
            int v=in.nextInt();
            graph[s][e]=v;
        }
        for(int i=1;i<=n;i++){
            int Min=Integer.MAX_VALUE;
            int cur=1;
            for(int j=1;j<=n;j++){
                if(visited[j]==false&&minDist[j]<Min){
                    Min=minDist[j];
                    cur=j;
                }
            }
            visited[cur]=true;
            for(int j=1;j<=n;j++){
                if(visited[j]==false&&graph[cur][j]!=Integer.MAX_VALUE&&Min+graph[cur][j]<minDist[j]){
                    minDist[j]=Min+graph[cur][j];
                }
            }
        }
        if(minDist[n]!=Integer.MAX_VALUE)System.out.println(minDist[n]);
        else System.out.println(-1);
    }
}