我如何才能找到(遍历)有向图中从/到给定节点的所有周期?
例如，我想要这样的东西:
A->B->A
A->B->C->A
而不是: B - > C > B
当前回答
我曾经在面试中遇到过这样的问题，我怀疑你遇到过这种情况，你来这里寻求帮助。把这个问题分解成三个问题就容易多了。
如何确定下一个有效点 路线 你如何确定一个点是否存在 被使用 你如何避免越过 同样的观点
问题1) 使用迭代器模式提供迭代路由结果的方法。放置获取下一个路由的逻辑的一个好地方可能是迭代器的“moveNext”。要找到有效的路由，这取决于您的数据结构。对我来说，这是一个sql表充满有效的路由可能性，所以我必须建立一个查询，以获得有效的目的地给定的源。
问题2) 当您找到每个节点时，将它们推入一个集合，这意味着您可以通过动态询问正在构建的集合，很容易地查看是否在某个点上“返回”。
问题3) 如果在任何时候你看到你正在折回，你可以从集合中弹出东西并“后退”。然后从这一点开始，再次尝试“前进”。
黑客:如果你正在使用Sql Server 2008，有一些新的“层次结构”的东西，你可以用它来快速解决这个问题，如果你把你的数据结构成树状。
其他回答
DFS c++版本的伪代码在二楼的答案:
void findCircleUnit(int start, int v, bool* visited, vector<int>& path) {
if(visited[v]) {
if(v == start) {
for(auto c : path)
cout << c << " ";
cout << endl;
return;
}
else
return;
}
visited[v] = true;
path.push_back(v);
for(auto i : G[v])
findCircleUnit(start, i, visited, path);
visited[v] = false;
path.pop_back();
}
http://www.me.utexas.edu/~bard/IP/Handouts/cycles.pdf
我发现解决这个问题的最简单的选择是使用名为networkx的python库。
它实现了这个问题的最佳答案中提到的约翰逊算法，但它的执行非常简单。
简而言之，你需要以下几点:
import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt
# Create Directed Graph
G=nx.DiGraph()
# Add a list of nodes:
G.add_nodes_from(["a","b","c","d","e"])
# Add a list of edges:
G.add_edges_from([("a","b"),("b","c"), ("c","a"), ("b","d"), ("d","e"), ("e","a")])
#Return a list of cycles described as a list o nodes
list(nx.simple_cycles(G))
答案:[['a'， 'b'， 'd'， 'e']， ['a'， 'b'， 'c']]
如果你想要在图中找到所有基本电路，你可以使用JAMES C. TIERNAN的EC算法，该算法在1970年的一篇论文中发现。
非常原始的EC算法，因为我设法在php中实现它(希望没有错误如下所示)。如果有循环，它也可以找到。这个实现中的电路(试图克隆原始电路)是非零元素。0在这里代表不存在(我们知道它是空的)。
除此之外，下面的实现使算法更具独立性，这意味着节点可以从任何地方开始，甚至从负数开始，例如-4，-3，-2，..等。
在这两种情况下，都要求节点是顺序的。
你可能需要研究原始论文，James C. Tiernan基本电路算法
<?php
echo "<pre><br><br>";
$G = array(
1=>array(1,2,3),
2=>array(1,2,3),
3=>array(1,2,3)
);
define('N',key(array_slice($G, -1, 1, true)));
$P = array(1=>0,2=>0,3=>0,4=>0,5=>0);
$H = array(1=>$P, 2=>$P, 3=>$P, 4=>$P, 5=>$P );
$k = 1;
$P[$k] = key($G);
$Circ = array();
#[Path Extension]
EC2_Path_Extension:
foreach($G[$P[$k]] as $j => $child ){
if( $child>$P[1] and in_array($child, $P)===false and in_array($child, $H[$P[$k]])===false ){
$k++;
$P[$k] = $child;
goto EC2_Path_Extension;
} }
#[EC3 Circuit Confirmation]
if( in_array($P[1], $G[$P[$k]])===true ){//if PATH[1] is not child of PATH[current] then don't have a cycle
$Circ[] = $P;
}
#[EC4 Vertex Closure]
if($k===1){
goto EC5_Advance_Initial_Vertex;
}
//afou den ksana theoreitai einai asfales na svisoume
for( $m=1; $m<=N; $m++){//H[P[k], m] <- O, m = 1, 2, . . . , N
if( $H[$P[$k-1]][$m]===0 ){
$H[$P[$k-1]][$m]=$P[$k];
break(1);
}
}
for( $m=1; $m<=N; $m++ ){//H[P[k], m] <- O, m = 1, 2, . . . , N
$H[$P[$k]][$m]=0;
}
$P[$k]=0;
$k--;
goto EC2_Path_Extension;
#[EC5 Advance Initial Vertex]
EC5_Advance_Initial_Vertex:
if($P[1] === N){
goto EC6_Terminate;
}
$P[1]++;
$k=1;
$H=array(
1=>array(1=>0,2=>0,3=>0,4=>0,5=>0),
2=>array(1=>0,2=>0,3=>0,4=>0,5=>0),
3=>array(1=>0,2=>0,3=>0,4=>0,5=>0),
4=>array(1=>0,2=>0,3=>0,4=>0,5=>0),
5=>array(1=>0,2=>0,3=>0,4=>0,5=>0)
);
goto EC2_Path_Extension;
#[EC5 Advance Initial Vertex]
EC6_Terminate:
print_r($Circ);
?>
然后这是另一个实现，更独立于图形，没有goto和数组值，而是使用数组键，路径，图形和电路存储为数组键(如果你喜欢使用数组值，只需更改所需的行)。示例图从-4开始，以显示其独立性。
<?php
$G = array(
-4=>array(-4=>true,-3=>true,-2=>true),
-3=>array(-4=>true,-3=>true,-2=>true),
-2=>array(-4=>true,-3=>true,-2=>true)
);
$C = array();
EC($G,$C);
echo "<pre>";
print_r($C);
function EC($G, &$C){
$CNST_not_closed = false; // this flag indicates no closure
$CNST_closed = true; // this flag indicates closure
// define the state where there is no closures for some node
$tmp_first_node = key($G); // first node = first key
$tmp_last_node = $tmp_first_node-1+count($G); // last node = last key
$CNST_closure_reset = array();
for($k=$tmp_first_node; $k<=$tmp_last_node; $k++){
$CNST_closure_reset[$k] = $CNST_not_closed;
}
// define the state where there is no closure for all nodes
for($k=$tmp_first_node; $k<=$tmp_last_node; $k++){
$H[$k] = $CNST_closure_reset; // Key in the closure arrays represent nodes
}
unset($tmp_first_node);
unset($tmp_last_node);
# Start algorithm
foreach($G as $init_node => $children){#[Jump to initial node set]
#[Initial Node Set]
$P = array(); // declare at starup, remove the old $init_node from path on loop
$P[$init_node]=true; // the first key in P is always the new initial node
$k=$init_node; // update the current node
// On loop H[old_init_node] is not cleared cause is never checked again
do{#Path 1,3,7,4 jump here to extend father 7
do{#Path from 1,3,8,5 became 2,4,8,5,6 jump here to extend child 6
$new_expansion = false;
foreach( $G[$k] as $child => $foo ){#Consider each child of 7 or 6
if( $child>$init_node and isset($P[$child])===false and $H[$k][$child]===$CNST_not_closed ){
$P[$child]=true; // add this child to the path
$k = $child; // update the current node
$new_expansion=true;// set the flag for expanding the child of k
break(1); // we are done, one child at a time
} } }while(($new_expansion===true));// Do while a new child has been added to the path
# If the first node is child of the last we have a circuit
if( isset($G[$k][$init_node])===true ){
$C[] = $P; // Leaving this out of closure will catch loops to
}
# Closure
if($k>$init_node){ //if k>init_node then alwaya count(P)>1, so proceed to closure
$new_expansion=true; // $new_expansion is never true, set true to expand father of k
unset($P[$k]); // remove k from path
end($P); $k_father = key($P); // get father of k
$H[$k_father][$k]=$CNST_closed; // mark k as closed
$H[$k] = $CNST_closure_reset; // reset k closure
$k = $k_father; // update k
} } while($new_expansion===true);//if we don't wnter the if block m has the old k$k_father_old = $k;
// Advance Initial Vertex Context
}//foreach initial
}//function
?>
我已经分析并记录了EC，但不幸的是，文档是希腊语。
在无向图的情况下，最近发表的一篇论文(无向图中循环和st路径的最优列表)提供了一个渐近最优解。你可以在这里阅读http://arxiv.org/abs/1205.2766或http://dl.acm.org/citation.cfm?id=2627951 我知道它不能回答你的问题，但由于你的问题标题没有提到方向，它可能仍然对谷歌搜索有用
