acwing 343. 排序 topsort floyd 传播闭包

地址 https://www.acwing.com/problem/content/submission/345/

给定 nn 个变量和 mm 个不等式。其中 nn 小于等于26，变量分别用前 nn 的大写英文字母表示。

不等式之间具有传递性，即若 A>B 且 B>C ，则 A>C。

请从前往后遍历每对关系，每次遍历时判断：

• 如果能够确定全部关系且无矛盾，则结束循环，输出确定的次序；
• 如果发生矛盾，则结束循环，输出有矛盾；
• 如果循环结束时没有发生上述两种情况，则输出无定解。

输入格式

输入包含多组测试数据。

每组测试数据，第一行包含两个整数n和m。

接下来m行，每行包含一个不等式，不等式全部为小于关系。

当输入一行0 0时，表示输入终止。

输出格式

每组数据输出一个占一行的结果。

结果可能为下列三种之一：

1. 如果可以确定两两之间的关系，则输出 "Sorted sequence determined after t relations: yyy...y.",其中't'指迭代次数，'yyy...y'是指升序排列的所有变量。
2. 如果有矛盾，则输出： "Inconsistency found after t relations."，其中't'指迭代次数。
3. 如果没有矛盾，且不能确定两两之间的关系，则输出 "Sorted sequence cannot be determined."。

数据范围

2≤n≤26 ，变量只可能为大写字母A~Z。

输入样例1：
4 6
A<B
A<C
B<C
C<D
B<D
A<B
3 2
A<B
B<A
26 1
A<Z
0 0
输出样例1：
Sorted sequence determined after 4 relations: ABCD.
Inconsistency found after 2 relations.
Sorted sequence cannot be determined.
输入样例2：
6 6
A<F
B<D
C<E
F<D
D<E
E<F
0 0
输出样例2：
Inconsistency found after 6 relations.
输入样例3：
5 5
A<B
B<C
C<D
D<E
E<A
0 0
输出样例3：
Sorted sequence determined after 4 relations: ABCDE

解法1：

得到输入 的不等式关系 进行拓扑排序 任意时刻 如果两个入度为0的点 也就是说有两个起点 那么就不是唯一的排序关系

如果拓扑排序没有已经出现的点的数目 那么说明出现了环 也就是大小冲突了

代码如下

// 1111111111.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <queue>
#include <algorithm>


using namespace std;

const int N = 26;

vector<vector<int>> G(N);
vector<int> D(N);
vector<int> letterTable(N);

vector<int> ans;

int n, m;

int topsort()
{
//拓扑排序
    ans.clear();
    vector<int> DCopy = D; 
    queue<int> q;
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        if (DCopy[i] == 0&& letterTable[i] != 0)
            q.push(i);
    }

    int flag = 0;
    while (!q.empty()) {
        //有同时两个进度为0 的 则说明 这两个点之间大小不明
        if (q.size() > 1) {
            flag = 1;
        }

        int curr = q.front(); q.pop();
        ans.push_back(curr);
        for (int i = 0; i < G[curr].size(); i++) {
            int next = G[curr][i];
            DCopy[next]--;
            if (DCopy[next] == 0) {
                q.push(next);
            }
        }
    }


    return flag;
}


int main()
{
    while (1) {
        cin >> n >> m;
        if (n == 0 ||  0 == m) break;
        G.clear(); G.resize(N);
        D.clear(); D.resize(N);
        letterTable.clear(); letterTable.resize(N);

        int letterCount = 0;

        int r = 0;

        int result = 0; int resultTurn = 0;

        for (int i = 0; i < m; i++) {
            string str;
            cin >> str;

            if (result != 0) continue;


            int a = str[0] - 'A';
            int b = str[2] - 'A';

            
            if (letterTable[a] == 0) {
                letterTable[a]++;
                letterCount++;
            }
            if (letterTable[b] == 0) {
                letterTable[b]++;
                letterCount++;
            }


            //邻接表记录连边
            G[a].push_back(b);
            //b点入度加1
            D[b]++;

            r = topsort();

            if (ans.size() != letterCount) {
                result = -1; resultTurn = i + 1;
            }else if (ans.size() == n && r == 0) {
                result = 1;
                //正确
                resultTurn = i + 1;
            }
        }

        if (result == -1) {
            //有环 冲突
            cout << "Inconsistency found after " << resultTurn << " relations." << endl;
        }
        else if (result == 1) {
            cout << "Sorted sequence determined after " << resultTurn << " relations: ";
            for (int i = 0; i < ans.size(); i++) {
                cout << char('A' + ans[i]);
            }
            cout <<"."<< endl;
        }
        else if ( r == 1) {
            //有同时两个进度为0 的 则说明 这两个点之间大小不明
            cout << "Sorted sequence cannot be determined." << endl;
        }

    }
}

解法2

使用floyd进行闭包传递

如果a>c c >z  那么 a>z 在图中进行标记

每次获取信息后 进行检测 如果 g[i][i]有标记 那么就是出现了环

如果 g[i][j] g[j][i]都没有标记 那么说明 i j 两个点之间的大小不明确

代码如下

// 111111.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <queue>
#include <memory.h>
#include <string>

using namespace std;


const int N = 26;

int G[N][N];
int GCopy[N][N];

//入度计算
int D[N];

vector<int> ans;

int n, m;

void topsort()
{
    queue<int> q;
    ans.clear();
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (D[i] == 0) q.push(i);
    }

    while (!q.empty()) {
        int curr = q.front(); q.pop();
        cout << char('A' + curr);

        for (int i = 0; i < N; i++) {
            if (G[curr][i] != 0) {
                D[i]--;
                if (D[i] == 0) q.push(i);
            }
        }

    }


}

void floyd()
{
    memcpy(GCopy, G, sizeof(G));
    // 闭包传递  i到k k到j都成立 则i到j也成立
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            for (int k = 0; k < n; k++) {
                GCopy[i][j] |= GCopy[i][k] && GCopy[k][j];
            }
        }
    }
}

int Check()
{
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        //有环 则说明冲突
        if (GCopy[i][i] != 0)
            return 2;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < i; j++) {
            if (GCopy[i][j] == 0 && GCopy[j][i] == 0) {
                //任意不相同两点 互相没有关联 
                //则说明当前输入还不足以说明n个点的大小排序
                //还需要更多信息
                return 0;
            }
        }
    }

    //异常情况排除了 则说明当前信息无冲突 且足以说明n个点的大小排序
    return 1;
}


int main()
{
    while (1) {
        cin >> n >> m;
        if (n == 0 || m == 0) break;
        memset(D, 0, sizeof D);
        memset(G, 0, sizeof(G));

        int type = 0; int t = 0;

        for (int i = 0; i < m; i++) {
            string str;
            cin >> str;

            int a = str[0] - 'A';
            int b = str[2] - 'A';

            if (type == 0) {
                G[a][b] ++;
                D[b]++;
                floyd();
                type = Check();
                if (type != 0) {
                    //有结果了 记录当前检测轮数
                    t = i + 1;
                }
            }
        }


        if (!type) puts("Sorted sequence cannot be determined.");
        else if (type == 2) printf("Inconsistency found after %d relations.
", t);
        else {
            printf("Sorted sequence determined after %d relations: ", t);
            topsort();
            /*for (int i = 0; i < ans.size(); i++) {
                cout << char(ans[i] + 'A');
            }*/
            printf(".
");
        }


    }


    return 0;
}