数据结构-拓扑排序

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拓扑排序

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原理：参考趣学数据结构

代码：

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栈代码放入stack.h中作为自定义库使用

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#pragma once
#include<stdio.h>
#define maxSize 100
typedef struct stack {
	int * base;
	int * top;
}stack;
bool init(stack & Stack) {//栈的初始化
	Stack.base = new int[maxSize];
	if (!Stack.base) {
		return false;
	}
	Stack.top = Stack.base;
	return true;
}
bool push(stack & Stack,int e) {//入栈
	if (Stack.top - Stack.base == maxSize) {//满栈，不能再插入
		return false;
	}
	*(Stack.top) = e;
	Stack.top++;
	return true;
}
bool pop(stack & Stack, int &e) {//出栈
	if (Stack.base == Stack.base) {//栈空
		return false;
	}
	Stack.top--;
	e = *(Stack.top);
	return true;
}
int getTop(stack Stack) {
	if (Stack.base == Stack.top) {//栈空
		return -1;
	}
	return *(Stack.top - 1);
}
void printStack(stack Stack) {//遍历栈中的元素
	while (Stack.base != Stack.top) {
		printf("%d ", *(Stack.top - 1));
		Stack.top--;
	}
}
bool empty(stack Stack) {//栈空的判断
	if (Stack.base == Stack.top) {
		return true;
	}
	return false;
}
void testStack() {//测试栈是否有问题
	stack Stack;
	init(Stack);
	int value;
	while (1) {
		scanf_s("%d", &value);
		if (value == -1) {
			break;
		}
		push(Stack, value);
	}
	printStack(Stack);
}

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拓扑排序代码：

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#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include "stack.h"
#define typeNode int //每个头结点的标识数据类型
#define N 100 //最大结点数
int degree[N];
int result[N];
int count = 0;//计数
typedef struct dNode {//每个头结点后紧跟的单位结点
	int data;
	struct dNode * next;
}dNode;
typedef struct mNode {//邻接表中每一行的头结点
	typeNode data;
	dNode * first;//指向第一个有效的后继结点
}mNode;
typedef struct {
	mNode vNode[N];//所有头结点
	int vNum, eNum;//图中顶点的数量和边数量
}zNode;
void init(zNode &ZNode) {
	printf("规定顶点从0开始取\n");
	scanf_s("%d%d", &ZNode.vNum, &ZNode.eNum);//输入有向图的顶点数和边数
	for (int i = 0; i < ZNode.vNum; i++) {//规定顶点从0开始取
		scanf_s("%d", &ZNode.vNode[i].data);
		ZNode.vNode[i].first = NULL;
	}
	for (int i = 0; i < ZNode.eNum; i++) {
		int u, v;
		scanf_s("%d%d", &u, &v);//u顶点到v顶点有边
		dNode* p = new dNode();
		p->data = v;
		p->next = ZNode.vNode[u].first;//只有指针域，指向地址
		ZNode.vNode[u].first= p;
	}
}
void print(zNode ZNode) { 
	printf("遍历链表:\n");
	for (int i = 0; i < ZNode.vNum; i++) {
		dNode* temp = ZNode.vNode[i].first;
		printf("%d ->", ZNode.vNode[i].data);
		while(temp){
			printf("%d ->",temp->data);
			temp = temp->next;
		}
		printf("NULL\n");
	}
}
void calculate(zNode ZNodeReverse) {//返回有向图每个顶点的入度
	//每个顶点的入度
	for (int i = 0; i < ZNodeReverse.vNum; i++) {
		int tempLength = 0;
		dNode* p = new dNode();
		p = ZNodeReverse.vNode[i].first;
		while (p) {
			tempLength ++;
			p = p->next;
		}
		degree[i] = tempLength;
	}
}
bool tuoPuSort(zNode ZNode,stack &Stack) {//拓扑排序只是找到学习的先后依赖顺序，并不是排序
	for (int i = 0; i < ZNode.vNum; i++) {
		if (!degree[i]) {//对入度为0的点入栈
			push(Stack, i);
		}
	}
	while (!empty(Stack)) {
		dNode* p ;
		int tempV = getTop(Stack);
		result[count] = tempV;
		count++;
		int e;
		pop(Stack, e);
		p = ZNode.vNode[tempV].first;//取以tempV顶点为入度点
		while (p) {//和tempV相连的邻接边的入度减1
			int v = p->data;
			degree[v]--;
			if (!degree[v]) {
				push(Stack, v);
			}
			p = p->next;
		}
	}
	if (count < ZNode.vNum) {
		return false;
	}
	else {
		return true;
	}
}
int main() {
	zNode ZNode,ZNodeReverse;
	printf("邻接表的构造:\n");
	init(ZNode);
	print(ZNode);
	printf("逆邻接表的构造:\n");
	init(ZNodeReverse);
	print(ZNodeReverse);
	calculate(ZNodeReverse);
	stack Stack;
	init(Stack);
	printf("拓扑序列如下: ");
	if (tuoPuSort(ZNode, Stack)) {
		for (int i = 0; i < ZNode.vNum; i++) {
			printf("%d ", result[i]);
		}
	}
	printf("\n");
	system("pause");
	return 0;
}

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测试：

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应用场景：

应用在比如学习每门课程这种有先学哪门课程，后学哪门课程的拓扑序列挑选中。

可能还会存在的问题：内存、地址、指针、数组越界、初始化

如果存在什么问题，欢迎批评指正，谢谢！