使用 JavaScript DFS 进行拓扑排序


有向图的拓扑排序或拓扑排序是其顶点的线性排序,对于从顶点 u 到顶点 v 的有向边 UV,在排序中 u 位于 v 之前。这仅在有向图中才有意义。

拓扑排序很有用的地方很多。例如,假设你正在按照食谱制作菜肴,其中有一些步骤是转到下一步的必经步骤。但其中一些步骤可以并行执行。类似地,在大学选课时,一些高级课程有一些先修课程,这些先修课程本身可能是更高级课程的先修课程。例如 −

示例

 /**
   *       CS101  CS102
   *       /       \ /
   *      CS204    CS340
   *       \      /| \
   *       CS380   | CS410
   *          \    | /
   *           CS540
*/

在上图中,考虑是否要学习一个级别的课程,首先必须学习与它相连的所有上述级别的课程。以下是上图的一些可能的拓扑排序 −

CS101 -> CS204 -> CS102 -> CS340 -> CS410 -> CS380 -> CS540
CS102 -> CS101 -> CS340 -> CS204 -> CS410 -> CS380 -> CS540

让我们用 JavaScript 来实现这一点。我们会编写 2 个函数,即拓扑排序和拓扑排序助手,以帮助递归地标记和探索图表。 

示例

topologicalSortHelper(node, explored, s) {
   explored.add(node);
   // Marks this node as visited and goes on to the nodes
   // that are dependent on this node, the edge is node ----> n
   this.edges[node].forEach(n => {
      if (!explored.has(n)) {
         this.topologicalSortHelper(n, explored, s);
      }
   });
   // All dependencies are resolved for this node, we can now add
   // This to the stack.
   s.push(node);
}

topologicalSort() {
   // Create a Stack to keep track of all elements in sorted order
   let s = new Stack(this.nodes.length);
   let explored = new Set();

   // For every unvisited node in our graph, call the helper.
   this.nodes.forEach(node => {
      if (!explored.has(node)) {
         this.topologicalSortHelper(node, explored, s);
      }
   });

   while (!s.isEmpty()) {
      console.log(s.pop());
   }
}

您可以使用以下代码进行测试 − 

示例

let g = new Graph();
g.addNode("A");
g.addNode("B");
g.addNode("C");
g.addNode("D");
g.addNode("E");
g.addNode("F");
g.addNode("G");

g.addDirectedEdge("A", "C");
g.addDirectedEdge("A", "B");
g.addDirectedEdge("A", "D");
g.addDirectedEdge("C", "D");
g.addDirectedEdge("D", "E");
g.addDirectedEdge("E", "F");
g.addDirectedEdge("B", "G");

g.topologicalSort();

我们创建的图表如下 − 

示例

/**
   *         A
   *       / | \
   *       C | B
   *       \ | |
   *         D G
   *         |
   *         E
   *         |
   *         F
*/

输出

这会显示以下输出 −

A
B
G
C
D
E
F

更新于: 2020 年 6 月 15 日

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