PTA 6-8 拓扑排序 分数 20 作者 YJ 单位 西南石油大学

本文描述了一个涉及工程子任务的拓扑排序问题,利用顺序栈实现对子任务的入栈和出栈操作,确保依赖关系得到正确处理,输出顶点的拓扑序列。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

一项工程由一组子任务构成,子任务之间有的可以并行执行,有的必须在完成了其他子任务后才能执行。例如,下图表示了一项工程若干子任务之间的先后关系。

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编写函数输出所有子任务的拓扑序列。

函数接口定义:

Status Push_SeqStack(SeqStack &s, ElemType x)//入栈,x入到s栈中
void topsort( ALGraph &G)
{
   int i,v,w;
   int cnt=0;//计数器初始化为0
   EdgeNode  *ptr;
   SeqStack st;
   InitStack_Sq(st);
   for(i=0;i<G.n;i++)
   {
     if(___________________)
        Push_SeqStack(st,i);
   }
  while(!Empty_Sq(st))
  {
     Pop_SeqStack( st, v);//出栈一次,出栈元素放在v中
     printf("%s ",G.adjlist[v].vertex);
     ____________;
     ptr=G.adjlist[v].firstedge; //ptr指向第一个边结点
     while(ptr!=NULL)//只要有边
     {
       w=ptr->adjvex;
    __________________________;
       if(G.adjlist[w].Indegree==0)
          ____________________;
       ptr=ptr->next;
     }
  }
  if(cnt<G.n)
    printf("后续无法输出!\n");
}

裁判测试程序样例:

#include <stdio.h>
//#include "conio.h"
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define  TRUE   1
#define  FALSE  0
#define  OK     1
#define  ERROR 0
#define  OVERFLOW  -1
#define MAXSIZE 30
#define VERTEX_MAX 30   /*最大顶点数*/
#define VEX_NUM 10
typedef int Status;
typedef char Vextype[20];  /*顶点类型*/
typedef int ElemType;
typedef struct
{ ElemType elem[MAXSIZE];
  int top;
  }SeqStack;                                      /*定义顺序栈结构*/
typedef struct node       /*边结点定义*/
 {
    int  adjvex;          /*邻接点域*/
    struct node  *next; /*指向下一个边结点的指针域*/
  }EdgeNode;
typedef struct vnode   /*表头结点定义*/
 { int Indegree;        /*顶点入度域*/
   Vextype  vertex;     /*顶点信息*/
   EdgeNode   *firstedge;
  }VertexNode;
typedef struct                        /*图的邻接表存储*/
 { VertexNode adjlist[VERTEX_MAX];
   int n,e;                            /*顶点数和边数*/
 } ALGraph;


void InitStack_Sq(SeqStack &s)                     /*初始化栈操作*/
  {
    s.top=-1;  //s.top从-1开始,指向实际的栈顶元素
  }/*InitStack_sq*/

int Empty_Sq(SeqStack s)                       /*判栈是否为空*/
  {if(s.top==-1)
     return 1;
   else
      return 0;
  }/*Empty_sq*/
Status Push_SeqStack(SeqStack &s, ElemType x)//入栈
 {//补充完整

 }

Status  Pop_SeqStack(SeqStack &s, ElemType &y)//出栈
   {  if  (Empty_Sq(s))  return OVERFLOW;           /* 栈空不能出栈 */
       else  {  y=s.elem[s.top];
                s.top--;  return OK;
              }                                         /* 栈顶元素存入*y,返回 */
   }
   void CreateALGraph(ALGraph &G) /*创建有向图的邻接表*/
{ int i,v,w;
  int Indegree[VERTEX_MAX]={0};
  EdgeNode *s;
  scanf("%d,%d",&(G.n),&(G.e)); /*输入顶点数n和弧数m*/
  for (i=0;i<G.n;i++)
     { scanf("%s",G.adjlist[i].vertex);
       G.adjlist[i].firstedge=NULL;//给每个顶点的firstedge域赋初值
     }
  for (w=0;w<G.e;w++) /*建立边表*/
     { scanf("%d,%d",&i,&v);
       s=(EdgeNode*)malloc(sizeof(EdgeNode));
       s->adjvex=v;
       Indegree[v]++;  /*统计各顶点的入度*/
       s->next=G.adjlist[i].firstedge;    /*前插方法*/
       G.adjlist[i].firstedge=s;
     }
   for(i=0;i<G.n;i++)
     G.adjlist[i].Indegree=Indegree[i];
  }/*CreateALGraph*/
void topsort( ALGraph &G)
{
}

int main()
{
    ALGraph g;
    CreateALGraph(g);
    printf("拓扑序列为:");
    topsort(g);
    return 0;
}
/* 请在这里填写答案 */

输入样例:

在这里给出一组输入。例如:

6,5
C1
C2
C3
C4
C5
C6
0,2
1,2
1,5
2,3
3,4

输出样例:

在这里给出相应的输出。例如:

拓扑序列为:C2 C6 C1 C3 C4 C5 

代码长度限制

16 KB

时间限制

400 ms

内存限制

64 MB

 TopSort:

Status Push_SeqStack(SeqStack& s, ElemType x)//入栈
{
        s.elem[++s.top] = x;
        return OK;
}                                     
void topsort(ALGraph& G)
{
    int i, v, w;
    int cnt = 0;//计数器初始化为0
    EdgeNode* ptr;
    SeqStack st;
    InitStack_Sq(st);
    for (i = 0; i < G.n; i++)
    {
        if (G.adjlist[i].Indegree==0)
            Push_SeqStack(st, i);
    }
    while (!Empty_Sq(st))
    {
        Pop_SeqStack(st, v);//出栈一次,出栈元素放在v中
        printf("%s ", G.adjlist[v].vertex);
        ++cnt;
        ptr = G.adjlist[v].firstedge; //ptr指向第一个边结点
        while (ptr != NULL)//只要有边
        {
            w = ptr->adjvex;
            G.adjlist[w].Indegree--;
            if (G.adjlist[w].Indegree == 0)
                Push_SeqStack(st,w);
            ptr = ptr->next;
        }
    }
    if (cnt < G.n)
        printf("后续无法输出!\n");
}

 

### 关于拓扑排序PTA题目解析 #### 判断题分析 对于判断题部分: - 若图G有环,则G不存在拓扑排序序列。此命题为真[^1]。 这是因为存在环意味着某些节点间形成了循环依赖,无法形成线性的前驱后继关系链表,因此不可能构建有效的拓扑排序- 若图G为连通图且不存在拓扑排序序列,则图G必有环。该陈述同样成立。 当一个无向图为连通状态而未能成功创建任何一种形式的拓扑排列时,这表明至少有一组节点构成了闭合路径即环的存在。 - 拓扑序一定是唯一的。这一说法并不总是正确的。 实际上,在很多情况下可能存在多个合法的不同顺序来表示同一张DAG(Directed Acyclic Graph, 有向无环图)内的所有结点间的偏序关系。 #### 解决方案示例 针对具体的编程实现方面,下面给出了一种基于邻接矩阵存储方式下的C++版本代码用于解决拓扑排序问题,并遵循了输入输出的要求[^2]。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; const int MAXN = 1e4 + 7; bool visited[MAXN]; // 访问标记数组 int n, m; // 节点数量n 边的数量m vector<int> adj[MAXN]; // 邻接表保存边的信息 stack<int> stk; // 存储逆后的拓扑序列 bool hasCircle = false;// 是否成环标志位 // DFS遍历寻找是否存在环并记录访问过的节点 void dfs(int u){ static bool onPath[MAXN]; if(onPath[u]){ hasCircle=true; return ; } if(visited[u])return ; visited[u]=true; onPath[u]=true; for(auto v : adj[u]) dfs(v); stk.push(u); // 将当前节点压栈 onPath[u]=false; } // 主程序入口 int main(){ cin >> n >> m; memset(visited,false,sizeof(bool)*(n+1)); while(m--){ int a,b; scanf("%d%d",&a,&b); adj[a].push_back(b); } for(int i=1;i<=n;++i) if(!visited[i]) dfs(i); if(hasCircle){ cout << "No solution."<<endl; }else{ while (!stk.empty()){ printf("%d ",stk.top()); stk.pop(); } } } ``` 上述代码实现了对给定有向图执行深度优先搜索的过程,通过`onPath[]`辅助变量检测是否有环形结构出现的同时也完成了拓扑排序的工作。一旦发现环则立即停止处理并报告错误;反之则按正确次序打印出所有的顶点编号。
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