有没有一种有效的算法来检测有向图中的循环?
我有一个有向图,表示需要执行的作业计划,作业是一个节点,依赖项是一个边。我需要检测这个图中导致循环依赖关系的循环的错误情况。
有没有一种有效的算法来检测有向图中的循环?
我有一个有向图,表示需要执行的作业计划,作业是一个节点,依赖项是一个边。我需要检测这个图中导致循环依赖关系的循环的错误情况。
当前回答
最简单的方法是对图进行深度优先遍历(DFT)。
如果图有n个顶点,这是一个O(n)时间复杂度算法。因为你可能必须从每个顶点开始进行DFT,所以总复杂度变成O(n^2)。
您必须维护一个包含当前深度第一次遍历的所有顶点的堆栈,其第一个元素是根节点。如果在DFT期间遇到一个元素已经在堆栈中,那么就有一个循环。
其他回答
在我看来,在有向图中检测周期最容易理解的算法是图着色算法。
基本上,图着色算法以DFS方式(深度优先搜索,这意味着它在探索另一条路径之前完全探索一条路径)遍历图。当它找到后边缘时,它将图形标记为包含循环。
有关图着色算法的深入解释,请阅读这篇文章:http://www.geeksforgeeks.org/detect-cycle-direct-graph-using-colors/
另外,我在JavaScript https://github.com/dexcodeinc/graph_algorithm.js/blob/master/graph_algorithm.js中提供了一个图形着色的实现
我已经在sml(命令式编程)中实现了这个问题。这是大纲。找到所有入度或出度为0的节点。这样的节点不能成为循环的一部分(因此将它们删除)。接下来,从这些节点中删除所有传入或传出边。 递归地将此过程应用于结果图。如果最后你没有剩下任何节点或边,图就没有任何循环,否则就有。
最简单的方法是对图进行深度优先遍历(DFT)。
如果图有n个顶点,这是一个O(n)时间复杂度算法。因为你可能必须从每个顶点开始进行DFT,所以总复杂度变成O(n^2)。
您必须维护一个包含当前深度第一次遍历的所有顶点的堆栈,其第一个元素是根节点。如果在DFT期间遇到一个元素已经在堆栈中,那么就有一个循环。
There is no algorithm which can find all the cycles in a directed graph in polynomial time. Suppose, the directed graph has n nodes and every pair of the nodes has connections to each other which means you have a complete graph. So any non-empty subset of these n nodes indicates a cycle and there are 2^n-1 number of such subsets. So no polynomial time algorithm exists. So suppose you have an efficient (non-stupid) algorithm which can tell you the number of directed cycles in a graph, you can first find the strong connected components, then applying your algorithm on these connected components. Since cycles only exist within the components and not between them.
从DFS开始:当且仅当DFS期间发现后边缘时,循环存在。这是白径定理的结果。