207-课程表

题目

你这个学期必须选修 numCourses 门课程,记为 0 到 numCourses - 1 。

在选修某些课程之前需要一些先修课程。 先修课程按数组 prerequisites 给出,其中 prerequisites[i] = [ai, bi] ,表示如果要学习课程 ai 则 必须 先学习课程 bi 。

例如,先修课程对 [0, 1] 表示:想要学习课程 0 ,你需要先完成课程 1 。
请你判断是否可能完成所有课程的学习?如果可以,返回 true ;否则,返回 false 。

示例 1:

输入:numCourses = 2, prerequisites = [[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 。这是可能的。
示例 2:

输入:numCourses = 2, prerequisites = [[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。

题解 bfs

const canFinish = (numCourses, prerequisites) => {
  const inDegree = new Array(numCourses).fill(0); // 入度数组
  const map = {};                                 // 邻接表
  for (let i = 0; i < prerequisites.length; i++) {
    inDegree[prerequisites[i][0]]++;              // 求课的初始入度值
    if (map[prerequisites[i][1]]) {               // 当前课已经存在于邻接表
      map[prerequisites[i][1]].push(prerequisites[i][0]); // 添加依赖它的后续课
    } else {                                      // 当前课不存在于邻接表
      map[prerequisites[i][1]] = [prerequisites[i][0]];
    }
  }
  const queue = [];
  for (let i = 0; i < inDegree.length; i++) { // 所有入度为0的课入列
    if (inDegree[i] == 0) queue.push(i);
  }
  let count = 0;
  while (queue.length) {
    const selected = queue.shift();           // 当前选的课,出列
    count++;                                  // 选课数+1
    const toEnQueue = map[selected];          // 获取这门课对应的后续课
    if (toEnQueue && toEnQueue.length) {      // 确实有后续课
      for (let i = 0; i < toEnQueue.length; i++) {
        inDegree[toEnQueue[i]]--;             // 依赖它的后续课的入度-1
        if (inDegree[toEnQueue[i]] == 0) {    // 如果因此减为0,入列
          queue.push(toEnQueue[i]);
        }
      }
    }
  }
  return count == numCourses; // 选了的课等于总课数,true,否则false
};

笔记:

  1. 总结:拓扑排序问题
    根据依赖关系,构建邻接表、入度数组。
    选取入度为 0 的数据,根据邻接表,减小依赖它的数据的入度。
    找出入度变为 0 的数据,重复第 2 步。
    直至所有数据的入度为 0,得到排序,如果还有数据的入度不为 0,说明图中存在环。

    • 这很像 BFS
      让入度为 0 的课入列,它们是能直接选的课。
      然后逐个出列,出列代表着课被选,需要减小相关课的入度。
      如果相关课的入度新变为 0,安排它入列、再出列……直到没有入度为 0 的课可入列。
    • BFS 前的准备工作
      每门课的入度需要被记录,我们关心入度值的变化。
      课程之间的依赖关系也要被记录,我们关心选当前课会减小哪些课的入度。
    • 因此我们需要选择合适的数据结构,去存这些数据:
      入度数组:课号 0 到 n - 1 作为索引,通过遍历先决条件表求出对应的初始入度。
      邻接表:用哈希表记录依赖关系(也可以用二维矩阵,但有点大)
      key:课号
      value:依赖这门课的后续课(数组)
    • 怎么判断能否修完所有课?
      BFS 结束时,如果仍有课的入度不为 0,无法被选,完成不了所有课。否则,能找到一种顺序把所有课上完。
      或者:用一个变量 count 记录入列的顶点个数,最后判断 count 是否等于总课程数。
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