在DAG中查找所有循环涉及两个步骤(算法)。

第一步是使用Tarjan的算法找到强连接组件的集合。

从任意顶点开始。 这个顶点的DFS。每个节点x保留两个数字，dfs_index[x]和dfs_lowval[x]。 Dfs_index [x]存储访问节点的时间，而dfs_lowval[x] = min(dfs_low[k]) where K是x的所有子结点在dfs生成树中不是x的父结点。 具有相同dfs_lowval[x]的所有节点都在同一个强连接组件中。

第二步是在连接的组件中找到循环(路径)。我的建议是使用改进版的Hierholzer算法。

这个想法是:

Choose any starting vertex v, and follow a trail of edges from that vertex until you return to v. It is not possible to get stuck at any vertex other than v, because the even degree of all vertices ensures that, when the trail enters another vertex w there must be an unused edge leaving w. The tour formed in this way is a closed tour, but may not cover all the vertices and edges of the initial graph. As long as there exists a vertex v that belongs to the current tour but that has adjacent edges not part of the tour, start another trail from v, following unused edges until you return to v, and join the tour formed in this way to the previous tour.

下面是带有测试用例的Java实现的链接:

http://stones333.blogspot.com/2013/12/find-cycles-in-directed-graph-dag.html

http://www.me.utexas.edu/~bard/IP/Handouts/cycles.pdf

从节点X开始，检查所有子节点(如果无方向，父节点和子节点是等价的)。将这些子节点标记为X的子节点。对于任何这样的子节点A，标记它的子节点是A的子节点，X'，其中X'标记为2步远。)如果您稍后点击X并将其标记为X的子节点”，这意味着X处于3节点周期中。回溯到它的父节点很容易(因为算法不支持这一点，所以你可以找到任何一个有X'的父节点)。

注意:如果图是无向的或者有任何双向边，这个算法会变得更复杂，假设你不想在一个周期内两次遍历同一条边。

我在搜索中找到了这个页面，由于循环与强连接组件不相同，我继续搜索，最后，我找到了一个高效的算法，它列出了有向图的所有(基本)循环。这篇论文来自唐纳德·b·约翰逊(Donald B. Johnson)，可以在以下链接中找到:

http://www.cs.tufts.edu/comp/150GA/homeworks/hw1/Johnson%2075.PDF

java实现可以在下面找到:

http://normalisiert.de/code/java/elementaryCycles.zip

约翰逊算法的Mathematica演示可以在这里找到，实现可以从右边下载(“下载作者代码”)。

注:实际上，这个问题有很多算法。本文列举了其中一些:

http://dx.doi.org/10.1137/0205007

根据文章，Johnson的算法是最快的。

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']]

CXXGraph库提供了一组检测周期的算法和函数。

要获得完整的算法解释，请访问wiki。