LeetCode 热题 100 | 图论（二）
目录
1 基础知识
1.1 什么是拓扑排序
1.2 如何进行拓扑排序
1.3 拓扑排序举例
2 207. 课程表
3 210. 课程表 II
菜鸟做题，语言是 C++
1 基础知识
1.1 什么是拓扑排序
含义：根据节点之间的依赖关系来生成一个有序的序列。
应用：
- 在项目管理中，按照任务之间的的依赖关系来安排执行顺序。
- 在编译原理中，按照编译单元的依赖关系来确定编译单元的生成顺序。
- 在程序设计中，按照模块之间的依赖关系来确定模块的加载和执行顺序。
突然想起来好像在操作系统原理里学过！
1.2 如何进行拓扑排序
排序步骤：
- 选择入度为 0 的节点加入到排序结果中，并从图中移除该节点以及它的所有出边；
- 重复步骤 1，每次都选择入度为 0 的节点加入到排序结果中，并更新图中剩余节点的入度；
- 重复步骤 1 和 2，直到所有的节点都被加入到排序结果中，或者不再存在入度为 0 的节点。
名词解释：
- → 节点 属于节点的 入边
- 节点 → 属于节点的 出边
如果图中不再存在入度为 0 的节点，且并非所有的节点都被加入到排序结果中，那么说明原图中存在环。综上，拓扑排序的主要功能是帮助安排顺序，顺带帮助检测图中有没有环。
1.3 拓扑排序举例
下图描述了一个拓扑排序过程。
① 入度为 0 的节点有 B、D，我们任意选择 B，并删除它的出边：
② 入度为 0 的节点有 A、D，我们任意选择 A，并删除它的出边；更新后，入度为 0 的节点有 C、D，我们任意选择 C，并删除它的出边：
③ 入度为 0 的节点有 D，我们选择 D，并删除它的出边；更新后，入度为 0 的节点有 F，我们选择 F，并删除它的出边：
以此类推，不再赘述。通过 “任意选择” 一词可以看出，拓扑排序的结果不止一种。
2 207. 课程表
感觉解题方法和拓扑排序关系不大，更多的是从题意出发；想了很久要怎么才能把思路表述清楚，最终认为还是看代码来得快 TT
解题思路：假设有先修课程对 [0，1] 和 [0，2]
- 初始化：获取每门课程的先修课程数组，比如：0 对应 [1，2]
- 初始化：设置记录访问状态的数组，并将访问状态全部置为 0
- 循环：访问每门课程，判断它的先修课程是否已经被全部修完
- 如果它的先修课程未被全部修完，则表明无法完成所有课程的学习
访问状态：
- visited[course] = 0：该门课程还未被学习
- visited[course] = 1：该门课程正在被学习
- visited[course] = 2：该门课程已经被学习
针对 “该门课程正在被学习” 的说法，需要说明的是，这是算法题而不是现实生活！如果一门课正在被学习，不是代表学习它需要一段时间，而是代表它的先修课程不可能被修完，导致我们永远学不了它。
class Solution {
public:vector<int> visited;vector<vector<int>> mustFinish;bool possible = true;void helper(int course) {// 指明该门课程正在被学习visited[course] = 1;// 判断其先修课程是否已被修完for (auto & preCourse : mustFinish[course]) {// 递归访问未被学习的先修课程if (visited[preCourse] == 0) {helper(preCourse);if (!possible) return;// 先修课程正在被学习（因为卡住了）} else if (visited[preCourse] == 1) {possible = false;return;}}// 指明该门课程已经被学习visited[course] = 2;}bool canFinish(int numCourses, vector<vector<int>>& prerequisites) {visited.resize(numCourses);mustFinish.resize(numCourses);// 获取每门课程的先修课程数组for (auto & p : prerequisites) {mustFinish[p[0]].push_back(p[1]);}// 循环访问每门课程for (int i = 0; i < numCourses && possible; ++i) {helper(i);}return possible;}
};3 210. 课程表 II
在 207. 课程表 的基础上，增加一个数据结构来存储课程顺序即可。
唯一区别在于：
for (int i = 0; i < numCourses && possible && !visited[i]; ++i)新增条件 !visited[i]，不允许已经被访问过的课程再被访问，避免了课程重复被学习。
class Solution {
public:vector<int> visited;vector<vector<int>> mustFinish;bool possible = true;vector<int> ans;void helper(int course) {visited[course] = 1;for (auto & preCourse : mustFinish[course]) {if (visited[preCourse] == 0) {helper(preCourse);if (!possible) return;} else if (visited[preCourse] == 1) {possible = false;return;}}visited[course] = 2;ans.push_back(course);}vector<int> findOrder(int numCourses, vector<vector<int>>& prerequisites) {visited.resize(numCourses);mustFinish.resize(numCourses);for (auto & p : prerequisites) {mustFinish[p[0]].push_back(p[1]);}for (int i = 0; i < numCourses && possible && !visited[i]; ++i) {helper(i);}if (possible) return ans;return {};}
};