算法妙招!有向图检测是否存在环?

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由于细节内容实在太多啦,所以只把部分知识点整理出来粗略的介绍,每个小节点里面都有更细化的内容! 接下来开始分享啦 

有向图检测是否存在换是比较常见的场景。在一些调度引擎中,调度的任务往往存在依赖,而检测是否存在循环依赖,即有向图中是否存在环是调度引擎的职责。当然,也是面试中常遇到的算法。今天为大家介绍用拓扑排序方法检测有向图中是否有环。

出度和入度的概念。一张有向图是有顶点和带有方向的边组成的。对于一个顶点,如果有n边从其他顶点指向此顶点,则这个顶点的入度就是n。相应的,如果有n条边从这个顶点指向其他顶点,则这个顶点的出度就是n。

拓扑排序的一般流程:

1.初始化各个顶点的出度(或者入度也行,本文以出度为例)。

2.移除出度为0的顶点和与此顶点相连的边。

3.更新出度。

4.重复步骤2和3,直到不存在出度为0的顶点或者顶点已经全部被移除了。

5.判断是否存在剩余顶点,存在和存在环,不存在,则无环。

例:下图是一个6顶点的有向图,其中每个顶点的出度,已经用红色的数字标在了顶点旁边。

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表有出度的有向图

在移除出度为0的顶点之后,更新出度。此时如下图:

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更新后的有向图

图中已经没有出度为0的顶点了,不能再移除了。现在还剩下一些顶点,由此可以判断这个有向图是存在环的。

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代码实现:

为了表达算法的整体思想,仅保留了部分关键代码。图有很多种表示方式,在本例中,使用顶点的集合和边的集合来表示。对于其他的表示方式,读者可以自己去尝试实现此算法。

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有向图的定义

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整体流程

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初始化顶点的出度

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迭代移除出度为0的顶点并更新出度

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获取顶点的上游顶点

总结

通过上面的介绍,相信大家对算法方面有了进一步的认识,希望能够帮助到大家!  
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