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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。

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:

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。

有向图的定义

整体流程

初始化顶点的出度

迭代移除出度为0的顶点并更新出度

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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