通过深度优先算法进行拓扑排序（算法导论）

通过深度优先算法进行拓扑排序（Java）

package graph;
//拓扑排序用深度优先算法实现
import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;
public class Topological
{private class ENode {int ivex; // 该边所指向的顶点的位置ENode nextEdge; // 指向下一条弧的指针}// 邻接表中表的顶点private class VNode {int color;// 顶点颜色；int d;// 初始时间戳；int f;// 结束时间戳；char data; // 顶点信息ENode firstEdge; // 指向第一条依附该顶点的弧VNode pre;};int time;private VNode[] mVexs; // 顶点数组/** 创建图(自己输入数据)*/public Topological() {// 输入"顶点数"和"边数"System.out.printf("input vertex number: ");int vlen = readInt();System.out.printf("input edge number: ");int elen = readInt();if (vlen < 1 || elen < 1 || (elen > (vlen * (vlen - 1)))) {System.out.printf("input error: invalid parameters!\n");return;}// 初始化"顶点"mVexs = new VNode[vlen];for (int i = 0; i < mVexs.length; i++) {System.out.printf("vertex(%d): ", i);mVexs[i] = new VNode();mVexs[i].data = readChar();mVexs[i].firstEdge = null;}// 初始化"边"// mMatrix = new int[vlen][vlen];for (int i = 0; i < elen; i++) {// 读取边的起始顶点和结束顶点System.out.printf("edge(%d):", i);char c1 = readChar();char c2 = readChar();int p1 = getPosition(c1);int p2 = getPosition(c2);// 初始化node1ENode node1 = new ENode();node1.ivex = p2;// 将node1链接到"p1所在链表的末尾"if (mVexs[p1].firstEdge == null)mVexs[p1].firstEdge = node1;elselinkLast(mVexs[p1].firstEdge, node1);}}/** 创建图(输入有向图矩阵)* 参数说明： vexs -- 顶点数组 edges -- 边数组*/public Topological(char[] vexs, char[][] edges) {// 初始化"顶点数"和"边数"int vlen = vexs.length;int elen = edges.length;// 初始化"顶点"mVexs = new VNode[vlen];for (int i = 0; i < mVexs.length; i++){mVexs[i] = new VNode();mVexs[i].data = vexs[i];mVexs[i].firstEdge = null;}// 初始化"边"for (int i = 0; i < elen; i++){// 读取边的起始顶点和结束顶点char c1 = edges[i][0];char c2 = edges[i][1];// 读取边的起始顶点和结束顶点int p1 = getPosition(edges[i][0]);int p2 = getPosition(edges[i][1]);// 初始化node1ENode node1 = new ENode();node1.ivex = p2;// 将node1链接到"p1所在链表的末尾"if (mVexs[p1].firstEdge == null)mVexs[p1].firstEdge = node1;elselinkLast(mVexs[p1].firstEdge, node1);}}/** 将node节点链接到list的最后*/private void linkLast(ENode list, ENode node){ENode p = list;while (p.nextEdge != null)p = p.nextEdge;p.nextEdge = node;}/** 返回ch位置*/private int getPosition(char ch){for (int i = 0; i < mVexs.length; i++)if (mVexs[i].data == ch)return i;return -1;}/** 读取一个输入字符*/private char readChar() {char ch = '0';do {try {ch = (char) System.in.read();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}} while (!((ch >= 'a' && ch <= 'z') || (ch >= 'A' && ch <= 'Z')));return ch;}/** 读取一个输入字符*/private int readInt() {Scanner scanner = new Scanner(System.in);return scanner.nextInt();}/* 深度优先搜索遍历图的递归实现*/Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();//辅助栈；public void DFS_visit(int i, boolean[] visited) {   ENode node;// time= time+1;mVexs[i].d = ++time;mVexs[i].color = 0;// 1表示该节点颜色为灰色visited[i] = true;System.out.printf("%c(%d) ", mVexs[i].data,mVexs[i].d);//颜色node = mVexs[i].firstEdge;while (node != null) {if (mVexs[node.ivex].color == -1){// System.out.println("("+i+","+node.ivex+")---树边");DFS_visit(node.ivex, visited);} else if (mVexs[node.ivex].color == 0){System.out.println("(" + i + "," + node.ivex + ")---后向边，有环图，无拓扑排序");}
//            else
//            {
//              if(mVexs[i].color < mVexs[node.ivex].d)
//                  System.out.println("("+i+","+node.ivex+")---前向边");
//              else if(mVexs[i].color > mVexs[node.ivex].d)
//                  System.out.println("("+i+","+node.ivex+")---横跨边");
//            }     node = node.nextEdge;}mVexs[i].color = 1;// time=time+1;mVexs[i].f = ++time;stack.push(i);System.out.printf("%c(%d) ", mVexs[i].data,mVexs[i].f);}/** 深度优先搜索遍历图*/public void DFS(){time = 0;boolean[] visited = new boolean[mVexs.length]; // 顶点访问标记// 初始化所有顶点都没有被访问for (int i = 0; i < mVexs.length; i++) {mVexs[i].color = -1;// 初始化所有顶点都为白色mVexs[i].pre = null;visited[i] = false;}System.out.printf("DFS: ");for (int j = 0; j < mVexs.length; j++) {if (!visited[j])DFS_visit(j, visited);}System.out.print("\n拓扑排序为：");for (int i = 0; i < mVexs.length; i++) {System.out.print(mVexs[stack.pop()].data+" ");}}/** 打印矩阵队列图*/public void print() {System.out.printf("List Graph:\n");for (int i = 0; i < mVexs.length; i++){System.out.printf("%d(%c): ", i, mVexs[i].data);ENode node = mVexs[i].firstEdge;while (node != null) {System.out.printf("%d(%c) ", node.ivex, mVexs[node.ivex].data);node = node.nextEdge;}System.out.printf("\n");}}public static void main(String[] args) {char[] vexs = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G' };char[][] edges = new char[][] { { 'B', 'A' }, { 'B', 'D' }, { 'A', 'G' }, { 'C', 'G' }, { 'D', 'F' },{ 'C', 'F' },{ 'D', 'E' },};Topological pG;// 自定义"图"(输入矩阵队列)// pG = new ListDG();// 采用已有的"图"pG = new Topological(vexs, edges);pG.print(); // 打印图pG.DFS(); // 深度优先遍}}

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