用于拓扑排序的Java程序

简介

拓扑排序是一种重要的图论算法，用于将有向无环图（DAG）的节点进行排序。该算法常常被应用于任务调度、依赖关系分析等领域。本文介绍一款用于拓扑排序的Java程序，可以方便地对DAG进行排序。

实现思路

1. 定义一个int数组inDegrees来记录每个节点的入度（即有多少条边指向该节点）。
2. 将所有入度为0的节点加入一个队列中。
3. 每次从队列中取出一个节点，将其加入拓扑排序结果集中。
4. 对该节点的所有邻居节点的入度进行更新，即inDegrees[j]--。
5. 如果邻居节点的入度变成了0，将其加入队列中。
6. 重复步骤3至5，直到队列为空。

代码实现

下面是一个用Java实现拓扑排序的代码段：

import java.util.*;

public class TopologicalSort {
    public int[] findOrder(int numCourses, int[][] prerequisites) {
        int[] inDegrees = new int[numCourses];
        List<Integer>[] adj = new ArrayList[numCourses];
        
        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
            adj[i] = new ArrayList<Integer>();
        }
        
        for (int[] edge : prerequisites) {
            inDegrees[edge[0]]++;
            adj[edge[1]].add(edge[0]);
        }
        
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
            if (inDegrees[i] == 0) {
                queue.offer(i);
            }
        }
        
        int[] res = new int[numCourses];
        int index = 0;
        while (!queue.isEmpty()) {
            int cur = queue.poll();
            res[index++] = cur;
            for (int neighbor : adj[cur]) {
                inDegrees[neighbor]--;
                if (inDegrees[neighbor] == 0) {
                    queue.offer(neighbor);
                }
            }
        }
        
        return index == numCourses ? res : new int[0];
    }
}

使用示例

以下是一个示例程序，使用上述拓扑排序算法对给定的有向无环图进行排序：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int numCourses = 4;
        int[][] prerequisites = {{1,0},{2,0},{3,1},{3,2}};
        TopologicalSort ts = new TopologicalSort();
        int[] res = ts.findOrder(numCourses, prerequisites);
        System.out.println(Arrays.toString(res));
    }
}

输出：

[0, 1, 2, 3]

总结

本文介绍了一款用于拓扑排序的Java程序。通过对每个节点的入度进行记录，并使用队列进行遍历，可以高效地进行排序。建议开发者可以更详细地了解该算法的实现原理，在实际应用中加以运用。