java - 拓扑排序和循环

Question

我从老师那里得到了一些输入文件，我们应该用它们来测试程序。任务是从文件中读取，创建有向图并打印输出。但如果存在循环，我们应该终止程序。

我有一些名为 house1 和 house2 的文件。在文件 house1 中没有任何循环，但在 house2 中有。但我不明白为什么我的程序找不到那个循环。 这里我有所有的代码，并且任何说明我应该在哪里查看的帮助都会得到提示:)

import java.util.*;
import java.io.*;
import java.lang.*;

class Input {

    public static void main(String[] args) {

    if (args.length == 0) {
        System.out.println("enter a filename!");
        System.exit(1);
    } else if (args.length == 1) {
        String fil = args[0]+".txt";
        LesFraFil(fil);
        //  skrivUt();
        topSort();
    } else {
        System.out.println("too many parameters, try again...");
    }
    }

    static int antTask;
    static Task[] ids;
    static int tTid;
    static void LesFraFil(String fil) {

    int i = 0;
    int j;
    try {

        String lest;

        Scanner in = new Scanner(new FileReader(fil));
        Edge til;

        int counter = 0;
        antTask = in.nextInt();
        ids = new Task[antTask];
        System.out.println(antTask);
        while (in.hasNextLine()) {

        lest = in.nextLine();
        // hvis tom linje, så hopper den over
        if(lest.trim().length() == 0) continue;

        String split[] = lest.split("\\s+");
        int id = Integer.parseInt(split[0]);
        String act = split[1];
        int tid = Integer.parseInt(split[2]);
        int staff = Integer.parseInt(split[3]);
        int depA = Integer.parseInt(split[4]);
        tTid += tid;
        ids[i] = new Task(id, act, tid, staff);
        j = 4;

        /*
         * Lesingen av inputen skal avbrytes når den leser 0.
         * j er den som holder på hvor langt vi er i split arrayet
         * når den møter på 0 
         */
        while(split[j].compareTo("0") != 0) {
            int tmp = Integer.parseInt(split[j])-1;

            //  System.out.println(tmp+1 + " Aktivitetens navn : " + act); //+ " tiden aktiviteten tar tid: " + tid + " avhengihet: " + split[j]);

            j++;

            if (ids[tmp] == null) {
            ids[tmp] = new Task(id, act, tid, staff);
            ids[tmp].visited = true;
            }
            ids[i].cntPredecessors++;
            if(ids[tmp].outEdge == null) {
            ids[tmp].outEdge = new Edge(ids[tmp], ids[i]);
            } else {
            til = ids[tmp].outEdge;

            while(til.neste != null) {
                til = til.neste;
            }
            //  til.neste = new Edge(ids[tmp], ids[i]);
            }
        }
        counter++;
        i++;
        }

        if (antTask == counter) {
        System.out.println("Lesinga gikk som planlagt av fil: " + fil);
        System.out.println("Total arbeidstid: " + tTid);// + antTask + " == " + counter );
        } else {
        System.out.println("Noe gikk galt avslutter!");
        System.out.println(antTask + " || " + counter);
        System.exit(2);
        }
        in.close();
    } catch (Exception e) {
        System.err.println("Dette gikk galt med lesinga: " + e.getMessage());
    }
    }

     static void topSort() {
    LinkedList<Task> list = new LinkedList<Task>();
    ArrayList<Task> array = new ArrayList<Task>();

    Task temp;
    int totalTime = 0;
    int counter = 0;

    for(Task t : ids) {
        if (t.cntPredecessors == 0) {
        list.add(t);

        }
    }
    while (!list.isEmpty()) {
        temp = list.pop();
        counter++;
        array.add(temp);
        System.out.println("Time " + totalTime + "\t Started task " + temp.id + "\t Staff: " + temp.staff + ", Task done " + temp.id);
        totalTime += temp.time;

        for (Task t : ids)  {
        if (--t.cntPredecessors == 0) 
        list.add(t);
        }
    }


    if(counter < antTask) { // checking for loop
        System.out.println(counter + " != " + antTask);
        System.out.println("En løkke er funnet i grafen. Avslutter...");
        System.exit(0);
    }
    System.out.println("Topological sort: " + Arrays.toString(array.toArray()));// den sorterte "arraylisten" 
    System.out.println("Total tid brukt er: " + totalTime);
    }

}

class Task {

    int id, time, staff;
    int depA, depB;
    String name;
    int eStart, lStart;
    Edge outEdge;
    int cntPredecessors;
    boolean visited;

    Task(int id, String name, int time, int staff)  {
    this.id = id;
    this.name = name;
    this.time = time;
    this.staff = staff;
    visited = false;
    }

    public String getName() {
    return name;
    }
    public String toString() {
    return name;
    }
}

class Edge {

    Task fra, til;
    Task id, name, time, staff;
    Edge neste;
    //  Task fra, til;

    Edge(Task fra, Task til) { //, Task fra, Task til) {//, Task name, Task time, Task staff) {
    this.fra = fra;
    this.til = til;

//  this.id = id;
    //  this.fra = fra;
    //  this.til = til;
    /*  this.name = name;
    this.time = time;
    this.staff = staff;*/
    }

    public Task getTil() {
    return til;
    }
}

Answer 1

我会在这里写一些简单的算法，你正在做的是拓扑排序

重要的是拓扑排序使用的是 DFS 算法 O(V+E)

您应该做的是为每个节点创建某种附加属性(我们将其称为字符串颜色并将其初始值设置为白色。

当您将迭代节点时，将其颜色设置为灰色，并继续执行 DFS，完成后将其颜色设置为黑色。

重点是 - 如果您访问 color == grey 或 color == black 的节点，您就发现了一个循环

我建议阅读Topological sort chapter来自Introduction to Algorithms

让我们看看你的代码!

您从输入文件中读取了一些内容，重要部分在这里:

        while (!list.isEmpty()) {
            temp = list.pop();
            counter++;
            array.add(temp);
            System.out.println("Time " + totalTime + "\t Started task " + temp.id + "\t Staff: " + temp.staff + ", Task done " + temp.id);
            totalTime += temp.time;

            for (Task t : ids) {
                if (--t.cntPredecessors == 0) {
                    list.add(t);
                }
            }
        }

很抱歉这样说，但是你的代码有点困惑，没有英文文档等。但我认为你错过了为节点着色的部分，这可能是你找不到循环的原因(我想你永远不会结束)，因为你错过了为你的节点“着色”，所以没有人知道你已经访问过它们

顺便说一句，我的“颜色”属性在您的代码中被称为“visited”(您可以使用 boolean 值，但不能像我在此处发布的书中那样将其着色为灰/黑/白)

我猜你在初始化期间将其设置为true(你应该将其设置为false，如果你已经处理/访问了该节点，则将其设置为true)

//抱歉，如果我错了，现在是凌晨 1 点。在这里，我只是认为这可能是问题所在

//+ 如果您在有向图上执行此操作，并在检测到循环时退出，您将在 O(V) 时间内获得循环检测算法:)