图的应用(AOV网、AOE网、图连通性)
图的应用(AOV网、AOE网、图连通性):
AOV网:
在一个表示工程的有向图中,用顶点表示活动,用弧表示活动之间的优先关系,称这样的有向图为顶点表示活动的网,简称AOV网。
AOV网特点:
1.AOV网中的弧表示活动之间存在的某种制约关系。
2.AOV网中不能出现回路 。
拓扑序列:
设G=(V,E)是一个具有n个顶点的有向图,V中的顶点序列v1, v2, …, vn称为一个拓扑序列,当且仅当满足下列条件:若从顶点vi到vj有一条路径,则在顶点的拓扑序列中顶点vi必在顶点vj之前。
拓扑排序:对一个有向图构造拓扑序列的过程称为拓扑排序 。
拓扑序列使得AOV网中所有应存在的前驱和后继关系都能得到满足。
拓扑排序——基本思想:
⑴ 从AOV网中选择一个没有前驱的顶点并且输出;
⑵ 从AOV网中删去该顶点,并且删去所有以该顶点为尾的弧;
⑶ 重复上述两步,直到全部顶点都被输出,或AOV网中不存在没有前驱的顶点。
基于邻接表的拓扑排序 的基本思想:
(1)找G中无前驱的顶点
查找indegree [i]为零的顶点vi;
(2)修改邻接于顶点i的顶点的入度(删除以i为起点的所有弧)
对链在顶点i后面的所有邻接顶点k,将对应的indegree[k] 减1。
为了避免重复检测入度为零的顶点,可以再设置一个辅助栈,若某一顶点的入度减为0,则将它入栈。每当输出某一入度为0的顶点时,便将它从栈中删除。
拓扑排序算法——伪代码:
- 栈S初始化;累加器count初始化;
- 扫描顶点表,将没有前驱的顶点压栈;
- 当栈S非空时循环
3.1 vj=退出栈顶元素;输出vj;累加器加1;
3.2 将顶点vj的各个邻接点的入度减1;
3.3 将新的入度为0的顶点入栈; - if (count<vertexNum) 输出有回路信息;
void TOpSort(){
int top=-1, count=0;
for(int i=0;i<vertexnum;i++)if(adjlist[i].in==0) s[++top]=i;
while(top!=-1){j=s[top--]; cout <<adjlist[j].vertext; count++;p=adjlist[j].firstedge;while(p!=NULL){k=p->adjvex; adjlist[k].in--;if(adjlist[k].in==0) s[top++]=k;p=p->next;}
}
If (count<vertexNum) cout<<“有回路”;
}
AOE网:
在一个表示工程的带权有向图中,
用顶点表示事件,
用有向边表示活动,
边上的权值表示活动的持续时间,
AOE网中没有入边的顶点称为始点(或源点),没有出边的顶点称为终点(或汇点)。
AOE网的性质:
⑴ 只有在某顶点所代表的事件发生后,从该顶点出发的各活动才能开始;
⑵ 只有在进入某顶点的各活动都结束,该顶点所代表的事件才能发生。
关键路径:
在AOE网中,从始点到终点具有最大路径长度(该路径上的各个活动所持续的时间之和)的路径称为关键路径。
关键活动:关键路径上的活动称为关键活动。
要找出关键路径,必须找出关键活动, 即不按期完成就会影响整个工程完成的活动。
⑴ 事件的最早发生时间ve[k]
⑵ 事件的最迟发生时间vl[k]
⑶ 活动的最早开始时间e[i]
⑷ 活动的最晚开始时间l[i]
最后计算各个活动的时间余量 l[k] - e[k],时间余量为0者即为关键活动。
存储结构的选择:
采用了 邻接矩阵和边集数组 两种存储结构。
邻接矩阵可以方便的查找邻接点,完成时间的最早和最晚发生时间的计算。
边集数组可以方便的计算时间的活动的最晚发生时间
struct Edge{int from;int to;int e;int l;
};class Grap{int vertexnum,e;int **adjlist; //邻接矩阵int start,end;Edge *edge; //边集数组
public:Grap(int n,int e);int path();
};
事件的最早发生时间ve[k]:
ve[k]是指从始点开始到顶点vk的最大路径长度。这个长度决定了所有从顶点vk发出的活动能够开工的最早时间。
ve[1]=0
ve[k]=max{ve[j]+len<vj, vk>} (<vj, vk>∈p[k])
p[k]表示所有到达vk的有向边的集合
ve[k]的计算:
q.push(0);//源点事件入队for(j=0;j<vertexnum;j++) { //初始化每个事件最早发生时间ve[j]=0; visit[j]=0; }visit[0]=1; while(!q.empty()) { i=q.front(); //利用标准模板库中的队列实现q.pop();for(j=0;j<vertexnum;j++){//计算i的邻接点的veif(adjlist[i][j]!=9999 && ve[i]+adjlist[i][j]>ve[j] ){ve[j]=ve[i]+adjlist[i][j];if(!visit[j]) //如果j没有被访问过,顶点j入队q.push(j);visit[j]=1;}}}
事件的最迟发生时间vl[k]:
vl[k]是指在不推迟整个工期的前提下,事件vk允许的最晚发生时间。
vl[n]=ve[n]
vl[k]=min{vl[j]-len<vk , vj>}(<vk, vj>∈s[k])
s[k]为所有从vk发出的有向边的集合
vl[k]的计算:
q.push(vertexnum-1);for(j=0;j<vertexnum;j++) {vl[j]=ve[vertexnum-1]; visit[j]=0; }while(!q.empty()) {i=q.front();q.pop();for(j=0;j<vertexnum;j++) {if(adjlist[j][i]!=9999 && vl[i]-adjlist[j][i]<vl[j] ){vl[j]=vl[i]-adjlist[j][i];if(!visit[j])q.push(j);visit[j]=1;}}}
活动的最早开始时间e[i]:
若活动ai是由弧<vk , vj>表示,则活动ai的最早开始时间应等于事件vk的最早发生时间。因此,有:
e[i]=ve[k]
活动的最晚开始时间l[i]:
活动ai的最晚开始时间是指,在不推迟整个工期的前提下, ai必须开始的最晚时间。
若ai由弧<vk,vj>表示,
则ai的最晚开始时间要保证事件vj的最迟发生时间不拖后。
因此,有:
l[i]=vl[j]-len<vk, vj>
for(i=0;i<e;i++){edge[i].e=ve[edge[i].from];edge[i].l=vl[edge[i].to]-adjlist[edge[i].from][edge[i].to];}
求无向图的连通分量(非连通图的遍历方法):
1.count=0;
2. for (图中每个顶点v)
2.1 if (v尚未被访问过)
2.1.1 count++;
2.1.2 从v出发遍历该图(函数调用);
3. if (count==1) cout<<“图是连通的”;
else cout<<“图中有”<<count<<“个连通分量”;
加油,学习数据结构!
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