圖論:找出每個節點的祖先 All Ancestors of a Node in a DAG_Leetcode #2192

更新於 發佈於 閱讀時間約 5 分鐘

題目敘述 All Ancestors of a Node in a Directed Acyclic Graph

給定一個有向無環圖,請找出每個點的祖先,以陣列的形式返回答案。


測試範例

Example 1:


Input: n = 8, edgeList = [[0,3],[0,4],[1,3],[2,4],[2,7],[3,5],[3,6],[3,7],[4,6]]
Output: [[],[],[],[0,1],[0,2],[0,1,3],[0,1,2,3,4],[0,1,2,3]]
Explanation:
The above diagram represents the input graph.
- Nodes 0, 1, and 2 do not have any ancestors.
- Node 3 has two ancestors 0 and 1.
- Node 4 has two ancestors 0 and 2.
- Node 5 has three ancestors 0, 1, and 3.
- Node 6 has five ancestors 0, 1, 2, 3, and 4.
- Node 7 has four ancestors 0, 1, 2, and 3.


Example 2:


Input: n = 5, edgeList = [[0,1],[0,2],[0,3],[0,4],[1,2],[1,3],[1,4],[2,3],[2,4],[3,4]]
Output: [[],[0],[0,1],[0,1,2],[0,1,2,3]]
Explanation:
The above diagram represents the input graph.
- Node 0 does not have any ancestor.
- Node 1 has one ancestor 0.
- Node 2 has two ancestors 0 and 1.
- Node 3 has three ancestors 0, 1, and 2.
- Node 4 has four ancestors 0, 1, 2, and 3.

約束條件

Constraints:

  • 1 <= n <= 1000

節點總數目介於1~1000之間。

  • 0 <= edges.length <= min(2000, n * (n - 1) / 2)

邊的數目介於1~2000之間。

  • edges[i].length == 2

edge陣列內容是(起點, 終點)pair

  • 0 <= fromi, toi <= n - 1

節點的索引介於0 ~ n-1之間。

  • fromi != toi

起點保證和終點相異。

  • There are no duplicate edges.

保證不會有重複邊。

  • The graph is directed and acyclic.

輸入一定是有向的無環圖。


演算法 建立長輩晚輩關係

先透過輸入的每條邊的起點終點資訊,建立長輩晚輩關係。

接著拜訪整張圖,透過長輩晚輩關係,標定出每個節點的祖先。


程式碼 建立長輩晚輩關係

class Solution:
def getAncestors(self, n: int, edges: List[List[int]]) -> List[List[int]]:

children = defaultdict(set)

ancestor = [ [] for _ in range(n) ]

for src, dst in edges:
children[src].add(dst)

def dfs(senior, node):

for kid in children[node]:
if ancestor[kid] and ancestor[kid][-1] == senior:
continue

ancestor[kid].append(senior)
dfs(senior, kid)

return
#------------------------------------

for nodeIdx in range(n):
dfs(senior=nodeIdx, node=nodeIdx)

return ancestor

複雜度分析

時間複雜度: O(n^2 + E)

建立長輩晚輩關係耗時O(E)

迭代每個節點耗時O(n),每次迭代需拜訪整張圖耗時O(n),整體耗時O(n^2)


空間複雜度:O(n)

建立長輩晚輩關係的表格需要O(n)空間。

DFS run-time遞迴最大深度亦為O(n)。


Reference

[1] All Ancestors of a Node in a Directed Acyclic Graph - LeetCode

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由有業界實戰經驗的演算法工程師, 手把手教你建立解題的框架, 一步步寫出高效、清晰易懂的解題答案。 著重在讓讀者啟發思考、理解演算法,熟悉常見的演算法模板。 深入淺出地介紹題目背後所使用的演算法意義,融會貫通演算法與資料結構的應用。 在幾個經典的題目融入一道題目的多種解法,或者同一招解不同的題目,擴展廣度,並加深印象。
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知道如何從一組給定的英文字母和單字庫中的單字拼出最高分的單字組合。使用DFS + 回溯法 + 剪枝優化的演算法,詳細分析瞭如何展開所有可能的路徑,並且找出符合條件的狀態,協助讀者理解演算法背後的思維和方法。
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這篇文章,會帶大家快速回顧DFS+回溯法框架(還沒看過或想複習的可以點連結進去)。 用DFS+回溯法框架,解開 直線排列Permutations 的全系列題目。 幫助讀者鞏固DFS+回溯法框架這個重要的知識點。 回顧 DFS+回溯法框架 白話的意思 # 列舉所有可能的情況,遞迴展開所有分
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