题目描述(中等难度)

Course Schedule 的延伸,给定 组先修课的关系,[m,n] 代表在上 m 这门课之前必须先上 n 这门课。输出一个上课序列。

思路分析

207 题 考虑是否存在一个序列上完所有课,这里的话,换汤不换药,完全可以按照 的解法改出来,大家可以先去看一下。主要是两种思路,BFSDFS ,题目就是在考拓扑排序。

解法一

先把 207 题 的思路贴过来。

把所有的关系可以看做图的边,所有的边构成了一个有向图。

对于[[1,3],[1,4],[2,4],[3,5],[3,6],[4,6]] 就可以看做下边的图,箭头指向的是需要先上的课。

想法很简单,要想上完所有的课,一定会有一些课没有先修课,比如上图的 56。然后我们可以把 56 节点删去。

210. Course Schedule II - 图1

然后 34 就可以上了,同样的道理再把 34 删去。

接下来就可以去学 12 了。因此可以完成所有的课。

代码的话,用邻接表表示图。此外,我们不需要真的去删除节点,我们可以用 outNum 变量记录所有节点的先修课门数。当删除一个节点的时候,就将相应节点的先修课个数减一即可。

最后只需要判断所有的节点的先修课门数是否全部是 0 即可。

在这道题的话,改之前的代码也很简单,只需要把每次出队的元素保存起来即可。

解法二

同样的,先把 的思路贴过来。

还有另一种思路,我们只需要一门课一门课的判断。

从某门课开始遍历,我们通过 DFS 一条路径一条路径的判断,保证过程中没有遇到环。

深度优先遍历 1,相当于 3 条路径

1 -> 3 -> 51 -> 3 -> 61 -> 4 -> 6

深度优先遍历 2,相当于 1 条路径

2 -> 4 -> 6

深度优先遍历 3,相当于 2 条路径

3 -> 53 -> 6

深度优先遍历 4,相当于 1 条路径

4 -> 6

深度优先遍历 5,相当于 1 条路径

深度优先遍历 6,相当于 1 条路径

6

什么情况下不能完成所有课程呢?某条路径出现了环,如下图。

210. Course Schedule II - 图2

出现了 1 -> 3 -> 6 -> 3。所以不能学完所有课程。

代码的话,用邻接表表示图。通过递归实现 ,用 visited 存储当前路径上的节点。

同时用 visitedFinish 表示可以学完的课程,起到优化算法的作用。

在这道题的话,我们只需要在 dfs 中把叶子节点加入,并且如果当前节点的所有先修课已经完成,也将其加入。在代码中就体现在完成了 for 循环的时候。

  1. public int[] findOrder(int numCourses, int[][] prerequisites) {
  2. HashMap<Integer, ArrayList<Integer>> outNodes = new HashMap<>();
  3. HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
  4. int rows = prerequisites.length;
  5. for (int i = 0; i < rows; i++) {
  6. int key = prerequisites[i][0];
  7. int value = prerequisites[i][1];
  8. set.add(key);
  9. if (!outNodes.containsKey(key)) {
  10. outNodes.put(key, new ArrayList<>());
  11. }
  12. // 存储当前节点的所有先修课程
  13. ArrayList<Integer> list = outNodes.get(key);
  14. list.add(value);
  15. }
  16. int[] res = new int[numCourses];
  17. HashSet<Integer> resSet = new HashSet<>(); //防止重复的节点加入
  18. HashSet<Integer> visitedFinish = new HashSet<>();
  19. // 判断每一门课
  20. for (int k : set) {
  21. return new int[0];
  22. }
  23. visitedFinish.add(k);
  24. }
  25. //和之前一样,把独立的课加入
  26. for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
  27. if (!resSet.contains(i)) {
  28. res[count++] = i;
  29. }
  30. }
  31. return res;
  32. }
  33. int count = 0;
  34. HashSet<Integer> visitedFinish, int[] res, HashSet<Integer> resSet) {
  35. // 已经处理过
  36. if (visitedFinish.contains(start)) {
  37. return true;
  38. }
  39. //**************主要修改的地方********************//
  40. // 到了叶子节点
  41. if (!outNodes.containsKey(start)) {
  42. if (!resSet.contains(start)) {
  43. res[count++] = start;
  44. }
  45. return true;
  46. }
  47. //**********************************************//
  48. // 出现了环
  49. if (visited.contains(start)) {
  50. return false;
  51. }
  52. // 将当前节点加入路径
  53. visited.add(start);
  54. ArrayList<Integer> list = outNodes.get(start);
  55. for (int k : list) {
  56. if (!dfs(k, outNodes, visited, visitedFinish, res, resSet)) {
  57. return false;
  58. }
  59. }
  60. //**************主要修改的地方********************//
  61. if (!resSet.contains(start)) {
  62. resSet.add(start);
  63. res[count++] = start;
  64. }
  65. //**********************************************//
  66. visited.remove(start);
  67. return true;

我们分别用数组 res 和集合 resSet 存储最终的结果,因为 DFS 中可能经过重复的节点,resSet 可以保证我们不添加重复的节点。

总体上和 207 题 是一样的,一些细节的地方注意到了即可。当然上边的代码因为是在 207 题的基础上改的,所以可能不够简洁,仅供参考,总体思想就是 BFS 和 。

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