Топологическая сортировка вершин орграфа G=(V,E) заключается в присвоении его вершинам номеров 1,..,n т.о., чтобы для любой дуги этого графа выполняется условие: (Vi,Vj) єE i
Это возможно в том случае если граф не имеет контуров, является ациклическим.
Топологическая сортировка может рассматриваться как процесс определения линейного порядка на множестве вершин, в которые м.б. вложен частичный порядок, заданный множеством дуг. Топологическая сортировка начинается с нахождения вершины из которой не выходит ни одной дуги. Такая вершина всегда существует, если в графе нет контуров. Ей присваивается наибольший номер N и она удаляется из графа вместе с входящими в нее дугами. Т.к. оставшийся граф также не содержит контуров, процесс повторяется и новой вершине из которой не выходят дуги, присваивается наибольший номер (n-1) и т.д.
Рассмотренный подход нетрудно реализовать на матрице смежности, но потребуется n^2 операций. Трудоемкость можно уменьшить, если исключить повторяющиеся действия по нахождению вершин, из которых не выходят дуги. Это может быть достигнуто применением поиска в глубину. Для ациклического графа эта процедура обеспечивает последовательный выбор вершин, не имеющих выходящих дуг (при возврате из рекурсии).
При реализации топологической сортировки с помощью алгоритма поиска в глубину используется массив меток вершин Label[1..n], с помощью которого моделируется удаление вершин из графа и сохраняются новые номера вершин.
Если i-ая вершина не исключена, то Label[i]=0, а если вершина удалена, то Label[i]>0. Для дуги (Vi,Vj) должно выполняться Label[i]<Label[j].
Фрагмент программы:
for i:=1 to n do begin
mark[i]:=true; Label[i]:=0;
end;
num:=n+1;
for i:=1 to n do
if mark[i] then DFS2(i);
{сама процедура сортировки}
Procedure DFS2(i:integer);
var j:integer;
begin
mark[i]:=false;
for j L(i) do
if mark[j] then DFS2(j);
*
num:=num-1; Label[i]:=num; write(i);
end;
Этот же алгоритм можно использовать для обнаружения контуров в ориентированном графе по факту нахождения обратной дуги, направленной от потомка к предку в DFS дереве.
Некоторая вершина i становится просмотренной сразу же при вызове процедуры DFS2, однако новый номер (Label[i]) она получает только после завершения поиска в глубину из всех вершин, смежных i. Если в процессе этого поиска найдена некоторая вершина k, для которой mark[k]=false (уже просмотрена), но Label[k]=0 (не имеет нового номера) – это означает, что найдена обратная дуга вида (Vk,Vi). Она направлена к вершине i, из которой раннее начат, но не закончен поиск в глубину, а k – потомок i-ой вершины в DFS дереве.
Для этого добавляют строку (в позицию * программы):
else if Label[j]=0 then write (‘Цикл через вершину j’);
|
Главная
Каталог файлов
