LeetCode207 课程表

Posted 2021-01-25 youdias

问题：课程表

现在你总共有 n 门课需要选，记为 0 到 n-1。

在选修某些课程之前需要一些先修课程。 例如，想要学习课程 0 ，你需要先完成课程 1 ，我们用一个匹配来表示他们: [0,1]

给定课程总量以及它们的先决条件，判断是否可能完成所有课程的学习？

示例 1:

输入: 2, [[1,0]] 
输出: true
解释: 总共有 2 门课程。学习课程 1 之前，你需要完成课程 0。所以这是可能的。

示例 2:

输入: 2, [[1,0],[0,1]]
输出: false
解释: 总共有 2 门课程。学习课程 1 之前，你需要先完成?课程 0；并且学习课程 0 之前，你还应先完成课程 1。这是不可能的。

说明:

1. 输入的先决条件是由边缘列表表示的图形，而不是邻接矩阵。详情请参见图的表示法。
2. 你可以假定输入的先决条件中没有重复的边。

提示:

1. 这个问题相当于查找一个循环是否存在于有向图中。如果存在循环，则不存在拓扑排序，因此不可能选取所有课程进行学习。
2. 通过 DFS 进行拓扑排序 - 一个关于Coursera的精彩视频教程（21分钟），介绍拓扑排序的基本概念。

3. 拓扑排序也可以通过 BFS 完成。

链接：https://leetcode-cn.com/problems/course-schedule/description/

分析：

1，一门课的先修课可能有多个，只要有一个没学就没法学

2，如果进行一轮后，没有新增学到的课，那么后续也不会再增加了

3，如果学到的课就是课程数量，则学了所有的，否则学不完。

所以可以设定如下数据结构：

class Class
{
public:
    int Num=INT_MAX; //为止
    int Status=0; // 未学习
    vector<int> dps;
};

Num是课程编号，Status是课程状态，0表示没学，1表示学了，dps表示以来课程。

可以假设所有的课程都不依赖任何课，初始化完成后，根据依赖关系更新，然后找到不依赖其他课的课程，

以没有先修课的课程为基础，持续更新， 直到不再新增学到的课程位置。

更新方式为：如果一个课程的先修课都已经学过了，这门课也可以学习。

 

AC Code：

 

class Class
{
public:
    int Num=INT_MAX; //为止
    int Status=0; // 未学习
    vector<int> dps;
};
class Solution {
public:
    
    bool canFinish(int numCourses, vector<pair<int, int>>& prerequisites) {
        bool ret = false;
        //如果能找到一个起始课程，即不依赖任何课程的，从这个开始学习所有
        //如果找不到，则不能进行
        vector<Class> classes;
        for (int i = 0; i < numCourses; i++)
        {
            Class tmp;
            tmp.Num = i;
            tmp.Status = 0;
            tmp.dps = vector<int>();
            classes.emplace_back(tmp);
        }
        int n = prerequisites.size();
        sort(prerequisites.begin(), prerequisites.end());
        for (int i = 0; i <n; i++)
        {
            int tmpnum = prerequisites[i].first;
            int depnum = prerequisites[i].second;
            for (int j = 0; j < classes.size(); j++)
            {
                if (classes[j].Num == tmpnum)
                {
                    classes[j].dps.emplace_back(depnum);    
                    break;
                }
            }
        }

        //找到所有的不依赖其他的课程，并且从哪些出发得打所有的不依赖的课程
        int learned = 0;
        vector<int> learnedclass;
        for (int i = 0; i < classes.size(); i++)
        {
            if (classes[i].dps.size() == 0)
            {
                classes[i].Status = 1;
                learned++;
                learnedclass.emplace_back(classes[i].Num);
            }
        }
        while (true)
        {
            int currentlearned = learned;
            for (int i = 0; i < classes.size(); i++)
            {
                if (classes[i].Status == 1)
                {
                    continue;
                }
                else
                {
                    //这门课没学，看先修课有没有学
                    vector<int> tmpre = classes[i].dps;
                    int learnflag = 1;
                    for (int j = 0; j < tmpre.size(); j++)
                    {
                        if (find(learnedclass.begin(), learnedclass.end(), tmpre[j]) == learnedclass.end())
                        {
                            learnflag = 0; //有先修课没学，学不了了
                            break;
                        }
                    }
                    if (learnflag == 1)
                    {
                        //这门课可以学
                        classes[i].Status = 1;
                        learned++;
                        learnedclass.emplace_back(classes[i].Num);
                    }

                }
            }
            if (currentlearned == learned)
            {
                //没有增加学习的课程，可以结束了
                //if(learned == )
                return learned == numCourses;
            }
        }



        return ret;
    }
};

 

其他：

1.QQ群里有人提到这个题，周赛第四题没搞懂dp状态转移方程，解决这个问题消磨时间吧。

提示中有提到图论等知识，不过也就学数据结构的时候学过这个，平时不怎么用，或者说不知道主动去用，没用图论的知识，虽然过了，效率比较低，以后有机会好好补补相关知识。

2.太冷动手，没太大兴趣看了，不过可以优化的地方有，一门课是否能学，看其先修课是否已经学过了，那么下一次更新的时候，再次查看就浪费时间，可以看缺了哪些课，这样待处理的数据会逐渐减少避免重复运算。

3.用时最短code：

 1 static const auto _ = []()
 2 {
 3     ios::sync_with_stdio(false);
 4     cin.tie(nullptr);
 5     return nullptr;
 6 }();
 7 
 8 class Solution {
 9     vector<int> *vex;   //vex[a]={b,c}：要学习a，须先学b,c
10     char *visit;        //0：从未访问，1：正在访问，2：曾经访问
11     //若成环，返回false
12     bool DFS(int vID){
13         if(visit[vID]==1)
14             return false;   //成环了
15         if(visit[vID]==0){  //0：从未访问
16             visit[vID]=1;   //1：正在访问
17             for(int i=0;i<vex[vID].size();++i){
18                 if(!DFS(vex[vID][i]))return false;  //成环了
19             }
20             visit[vID]=2;   //2：曾经访问
21         }
22         return true;    //访问过了
23     }
24 public:
25     bool canFinish(int numCourses, vector<pair<int, int>>& prerequisites) {
26         vex= new vector<int>[numCourses];
27         visit= new char[numCourses];
28         fill(visit,visit+numCourses,0);         //0：从未访问
29         for(int i=0;i<prerequisites.size();++i){
30             auto &edge=prerequisites[i];
31             vex[edge.first].push_back(edge.second);  //[1,0]，学习课程 1 之前，你需要完成课程 0。
32         }
33         //逐个访问
34         for(int i=0;i<numCourses;++i){
35             if(!DFS(i))return false;
36         }
37         return true;   //没有成环即可
38     }
39 };