数据结构-图的应用-拓扑排序与关键路径(类C语言版)

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有向无环图

无环的有向图,简称DAG图(Directed Acycline Graph)。
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有向无环图常用来描述一个工程或系统的进行过程。(通常把计划、施工、生产、程序流程等当成是一个工程)。
一个工程可以分为若干个子工程,只要完成了这些子工程(活动),就可以导致整个工程的完成。

AOV网:拓扑排序

用一个有向图表示一个工程的各子工程及其相互制约的关系,其中以顶点表示活动,弧表示活动之间的优先制约关系,称这种有向图为顶点表示活动的网,简称AOV网(Activity On Vertex network)。
在AOV网没有回路的前提下,我们将全部活动排列成一个线性序列,使得若AOV网中有弧<i, j>存在,则在这个序列中,i 一定排在 j 的前面,具有这种性质的线性序列称为拓扑有序序列,相应的拓扑有序排序的算法称为拓扑排序。

拓扑排序例:排课表

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AOV网的特点

  • 若从 i 到 j 有一条有向路径,则 i 是 j 的前驱;j 是 i 的后继。
  • 若<i, j>是网中有向边,则 i 是 j 的直接前驱;j 是 i 的直接后继。
  • AOV网中不允许有回路,因为如果有回路存在,则表明某项活动以自己为先决条件,显然这是荒谬的。

拓扑排序的方法

  • 在有向图中选一个没有前驱的顶点且输出之。
  • 从图中删除该顶点和所有以它为尾的弧。
  • 重复上述两部,直至全部顶点均已输出;或者当图中不存在无前驱的顶点位置。
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Status TopologicalSort(ALGraph G,int topo[]) 
{	// 有向图G采用邻接表存储结构
	// 若 G 无回路,则生成 G 的一个拓扑序列 topo[]并返回 OK, 否则 ERROR
	FindinDegree(G,indegree); 			// 求出各顶点的入度存入数组 indegree中
	InitStack(S); 						// 栈 s初始化为空
	for(i=O;i<G.vexnum;++i) 
		if (! indegree[i]) Push (S, i); // 入度为0者进栈
	m=O; 								// 对输出顶点计数,初始为0
	while (! StackEmpty(S)) 			// 栈s非空
	{
		Pop(S, i); 						// 将栈顶顶点Vi出栈
		topo[m]=i; 						// 将Vi保存在拓扑序列数组 topo中
		++m; 							// 对输出顶点计数
		p=G.vertices[i].firstarc; 		// p指向Vi的第一个邻接点
		while (p! =NULL) 
		{ 
			k=p->adjvex;				// vk为vi 的邻接点
			--indegree[k];				// vi的每个邻接点的入度减1
			if(indegree[k]==O) Push(S,k); 	// 若入度减为0, 则入栈
			p=p->nextarc; 				// p指向顶点Vi下一个邻接结点
		}
	}
	if(m<G.vexnum) return ERROR; 		// 该有向图有回路
	else return OK; 
}

检测AOV网中是否存在环方法

对有向图构造其顶点的拓扑有序序列,若网中所有顶点都在它的拓扑有序序列中,则该AOV网必定不存在环。

AOE网:关键路径

用一个有向图表示一个工程的各子工程及其相互制约的关系,以弧表示活动,以顶点表示活动的开始或结束事件,称这种有向图为边表示活动的网,简称为AOE网(Activity On Edge)。
把工程计划表示为边表示活动的网络,即AOE网,用顶点表示事件,弧表示活动,弧的权表示活动持续时间。事件表示在它之前的活动已经完成,在它之后的活动可以开始。

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求关键路径

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