POJ 1094 （传递闭包 + 拓扑排序）

题目链接： POJ 1094

题目大意：有 1 ~ N 个大写字母，且从 A 开始依次 N 个。再给你 M 个小于的关系，比如 A < B ，让你判断三种可能：

1、在第 i 个关系罗列之后，是否可以满足使得这 N 个字母能递增关系。

2、在第 i 个罗列之后，是否会出现矛盾，例如 A > B，而在第 i 个状态出现后，B > A ，故矛盾。

3、如果 M 个条件罗列完后都没有出现矛盾，且还无法判断 N 个字母的排列顺序，则输出  Sorted sequence cannot be determined.

在前两种情况中，输出最先满足的 i ，也就是说，按 m 个状态的顺序，满足任意一个条件后，其他条件都不用再判断。

思路与分析：

对于 A < B，我们建一个 A --> B 的有向图。 

按 M 个状态的顺序，每次得到 A < B ，标记 a[A][B] 为 true，表示 A 能到达 B ，然后全图跑一遍 floyd 传递闭包，判断在第 i 个状态时，是否满足前两种情况。

1、在三层循环传递闭包结束后，判断图中任意两点间是否存在 A > B 且 B < A 的这种矛盾关系，即判断全图两点是否会有 a[i][j] = true 且 a[j][i] = true ，有的话，则判断为第二种情况，标记或输出当前 i 。

2、还需要判断的是，如果 a[i][j]==0 且 a[j][i]==0 ，则说明此时 i 与 j 点之间没有任何小于或大于关系，故在当前状态时，还未能判断出 N 个字母的关系。

可以先用数组存 M 个状态，或者是边输入边判断。但一定要注意的是，如果 floyd 判断为 false （即上一段中的两种情况），则还需要再判断任意两点 i j ，是否为上文中的第一种情况（即 a[i][j]==a[j][i]==true），是的话，则说明为题目所描述的第二种情况。

 

边输入边判断：

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<string.h>
#include<queue>
#define inf 0x3f3f3f3f
#define maxn 100
using namespace std;
int n,m,cnt,b,w,res;
int head[maxn],in[maxn];
bool a[maxn][maxn];
char c[maxn];
struct Edge
{
    int to;
    int next;
}edge[maxn*maxn*2];
inline void add(int u,int v)
{
    edge[++cnt].to=v;
    edge[cnt].next=head[u];
    head[u]=cnt;
    return;
}
inline bool floyd(int C)
{
    for(int k=1;k<=n;k++){
        for(int i=1;i<=n;i++){
            for(int j=1;j<=n;j++){
                if(a[i][k]&&a[k][j]) a[i][j]=true;
            }
        }
    }
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=n;j++){
            if(i==j) continue;
            if((a[i][j]&&a[j][i])){
                b=C;
                return false;
            }
            if(a[i][j]==0&&a[j][i]==0) return false;
         }
    }
    return true;
}
void solve()
{
    queue<int> q;
    while(!q.empty()) q.pop();
    for(int i=1;i<=n;i++) {if(!in[i]) q.push(i);}
    int tot=0;
    while(!q.empty())
    {
        int x=q.front();
        q.pop();
        c[tot++]=(char)(x+'A'-1);
        for(int i=head[x];i;i=edge[i].next){
            int v=edge[i].to;
            in[v]--;
            if(!in[v]) q.push(v);
        }
    }
    c[tot]='';
    return;
}
void init()
{
    b=cnt=w=res=0;
    memset(c,0,sizeof(c));
    for(int i=1;i<=n;i++) {
        head[i]=in[i]=0;
        for(int j=1;j<=n;j++){
            a[i][j]=false;
        }
    }
}
int main()
{
    //freopen("test.in","r",stdin);
    while(~scanf("%d%d",&n,&m)){
        if(n==0&&m==0) break;
        init();
        char s[8];
        for(int i=1;i<=m;i++){
            scanf("%s",s);
            if(w||b>=inf) continue;
            int A=s[0]-'A'+1,B=s[2]-'A'+1;
            a[A][B]=true;
            add(A,B),in[B]++;
            if(floyd(inf)){
                w=1;
                if(!b) b=i;
                continue;
            }
            else{//可以不需要再进行一遍判断，只需要 floyd 保存 b 之后，最后返回即可。因为可能会先被 a[i][j]==a[j][i]==0 先返回而 b 未被赋值为 inf 
                for(int k=1;k<=n;k++){
                    for(int j=1;j<=n;j++){
                        if(k==j) continue;
                        if(a[k][j]&&a[j][k]) {res=i;b=inf;}
                    }
                }
            }
        }
        if(w){
            solve();
            printf("Sorted sequence determined after %d relations: %s.
", b,c);
        }
        else{
        if(b){printf("Inconsistency found after %d relations.
", res);}
        else printf("Sorted sequence cannot be determined.
");
    }
    }
}

存数组再遍历 M 个状态：

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<string.h>
#include<queue>
#define inf 0x3f3f3f3f
#define maxn 30
using namespace std;
int n,m,cnt,b,w;
int head[maxn],in[maxn];
bool a[maxn][maxn];
char c[maxn],s[1008][8];
struct Edge
{
    int to;
    int next;
}edge[maxn*maxn*2];
inline void add(int u,int v)
{
    edge[++cnt].to=v;
    edge[cnt].next=head[u];
    head[u]=cnt;
    return;
}
inline bool floyd(int C)
{
    for(int k=1;k<=n;k++){
        for(int i=1;i<=n;i++){
            for(int j=1;j<=n;j++){
                if(a[i][k]&&a[k][j]) a[i][j]=true;
            }
        }
    }
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=n;j++){
            if(i==j) continue;
            if((a[i][j]&&a[j][i])||(a[i][j]==0&&a[j][i]==0)) return false;
    }
}
    return true;
}
void solve()
{
    queue<int> q;
    while(!q.empty()) q.pop();
    for(int i=1;i<=n;i++) {if(!in[i]) q.push(i);}
    int tot=0;
    while(!q.empty())
    {
        int x=q.front();
        q.pop();
        c[tot++]=(char)(x+'A'-1);
        for(int i=head[x];i;i=edge[i].next){
            int v=edge[i].to;
            in[v]--;
            if(!in[v]) q.push(v);
        }
    }
    c[tot]='';
    return;
}
void init()
{
    b=cnt=w=0;
    memset(c,0,sizeof(c));
    memset(s,0,sizeof(s));
    memset(a,0,sizeof(a));
    memset(head,0,sizeof(head));
}
int main()
{
    //freopen("test.in","r",stdin);
    while(~scanf("%d%d",&n,&m)){
        if(n==0&&m==0) break;
        init();
        for(int i=1;i<=m;i++){
            scanf("%s",s[i]);
        }
        for(int i=1;i<=m;i++){
            int A=s[i][0]-'A'+1,B=s[i][2]-'A'+1;
            a[A][B]=true;
            if(floyd()){
                for(int j=1;j<=i;j++){
                    A=s[j][0]-'A'+1,B=s[j][2]-'A'+1;
                    add(A,B),in[B]++;
                }
                solve();
                printf("Sorted sequence determined after %d relations: %s.
",i,c);
                w=1;
            }
            else{
                for(int k=1;k<=n;k++){
                    for(int j=1;j<=n;j++){
                        if(k==j) continue;
                        if(a[k][j]&&a[j][k]){
                            printf("Inconsistency found after %d relations.
", i);
                            w=1;
                            break;
                        }
                        if(w) break;
                    }
                }
            }
            if(w) break;
        }
        if(!w) printf("Sorted sequence cannot be determined.
");
    }
}