[TAOCP] 2.2.3 연결된 할당 - 위상정렬

[TAOCP]
2.2.3 연결된 할당
- 위상정렬
ohyecloudy
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아꿈사
http://cafe.naver.com/architect1.cafe

2011.04.23

부분순서
위상정렬
위상정렬 알고리즘
사용하는 자료구조
알고리즘

http://www.slideshare.net/ohyecloudy/4-3467839

이항 관계가
더 일반적 용어

부분순서는 책에 이항 관계에 대해
이항 관계 부분집합 특별한 언급이 없다.

부분순서 partial ordering

다음을 만족하는 이항관계

만일 ≼ 이고 y ≼ 이면 ≼ .
추이성

만일 ≼ 이고 y ≼ 이면 = .
반대칭성

≼ .
반영성

≺ 는 ≼ 이고 ≠

만일 ≺ 이고 y ≺ 이면 ≺ .
추이성

만일 ≺ 이면 ⊀ .
반대칭성

⊀ .
비반영성

1

3
4
6 7

위상 정렬 topological sorting 8

부분순서를 선형적인 순서로 배치 2 5

9

1 3 7 4 9 2 5 8 6

객체 k의 직접immediate 선행자 개수

+ 0 COUNT[k] TOP[k]

객체 k의 직접 후행자 목록 시작을
가리키는 링크

※앞으로 표기를 간단히 한다. +, 0은 생략

객체 k의 직접 후행자

+ 0 SUC NEXT

목록의 다음 항목

※앞으로 표기를 간단히 한다. +, 0은 생략

7 ≺ 5, 3 ≺ 7, 9 ≺ 5
k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 2 1
TOP[k]

7 5 5

왜 이런 구조?
알고리즘 단순화

COUNT 필드가 0인 노드 출력
직접 선행자가 없다

직접 후행자 COUNT 필드 감소
직접 선행자가 다 출력된 객체를 찾는다

COUNT 필드가 0인 노드 검색
까다로움

대기열을 만듬
COUNT 필드가 0인 노드를 연결
COUNT 필드와 QLINK 필드 저장 위치는 같다
헷갈림을 방지하려고 QLINK로 표기
필드에 들어있는 값은 링크를 뜻함

T1. 초기화

T2. 다음 관계 T3. 관계 기록

T4. 0들을 찾는다 T5. 대기열 앞단 출력 T6. 관계들 삭제

T8. 공정 끝 T7. 대기열에서 제거

QLINK[0], COUNT[0]=QLINK[0], … COUNT[N]=QLINK[N]
P : 저장소 풀 안의 노드를 참조
F, R : 대기열 앞단과 뒷단을 가리키는 데 쓰는 정수 값
N : 출력해야 할 남은 객체 개수

T1. 초기화




n 입력 받음.
foreach (1≤k≤n)
COUNT[k] ← 0, TOP[k] ← Λ
N←n

n = 9 가 입력됐다면 N=9

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 0 0 0 0 0 0 0 0 0
TOP[k]
Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ

T1. 초기화




다음 ≺ 를 얻는다.
없다면 T4로 고고

T1. 초기화




≺ 에서
COUNT[k]를 1증가
P ⇐ AVAIL, SUC(P) ← k, NEXT(P) ← TOP[j], TOP[j] ← P

9 ≺ 2 가 입력됐다면 N=9

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 0 1 0 0 0 0 0 0 0
TOP[k]

≺ 에서
COUNT[k]를 1증가


k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 0 1 0 0 0 0 0 0 0
TOP[k]
P
2
Λ
≺ 에서
COUNT[k]를 1증가


k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 0 1 0 0 0 0 0 0 0
TOP[k]
Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ

2
Λ
≺ 에서
COUNT[k]를 1증가

9 ≺ 2, 3 ≺ 7, 7 ≺ 5, 5 ≺ 8, 8 ≺ 6 N=9
4 ≺ 6, 1 ≺ 3, 7 ≺ 4, 9 ≺ 5, 2 ≺ 8이 입력됐다면
k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 0 1 1 1 2 2 1 2 0
TOP[k]
Λ

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
NEXT Λ Λ Λ Λ Λ Λ

5 2
Λ Λ

T1. 초기화




출력 대기열을 QLINK 필드를 통해 연결
R ← 0, QLINK[0] ← 0
foreach (1≤k≤n)
if COUNT[k] == 0 then QLINK[R] ← k, R ← k
F ← QLINK[0]

QLINK[0] = 0, R = 0, N = 9

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 0 1 1 1 2 2 1 2 0
TOP[k]
Λ

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
R ← 0, Λ Λ Λ Λ Λ Λ
NEXT
QLINK[0] ← 0
foreach (1≤k≤n)
5
if COUNT[k] == 0 then QLINK[R] ← k, R ← k 2
F ← QLINK[0] Λ Λ

QLINK 구분이 쉽게 숫자에 밑줄 QLINK[0] = 1, R = 1, N = 9

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 0 1 1 1 2 2 1 2 0
TOP[k]
Λ

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
R ← 0, Λ Λ Λ Λ Λ Λ
NEXT
QLINK[0] ← 0
foreach (1≤k≤n)
5

QLINK[0] = 1, R = 9, N = 9

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 1 1 2 2 1 2 0
TOP[k]
Λ

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
R ← 0, Λ Λ Λ Λ Λ Λ
NEXT
QLINK[0] ← 0
foreach (1≤k≤n)
5

QLINK[0] = 1, F = 1, R = 9, N = 9

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 1 1 2 2 1 2 0
TOP[k]
Λ

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
R ← 0, Λ Λ Λ Λ Λ Λ
NEXT
QLINK[0] ← 0
foreach (1≤k≤n)
5

QLINK[0] = 1, F = 1, R = 9, N = 9

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 1 1 22 1 2 0
TOP[k] COUNT가 0인 것들 중
가장 먼저 나온 숫자가Λ
F에 들어간다.

SUC 3 8 7 6 0인 숫자들은 4
COUNT가 8 6 5
QLINK로 이어져 있음
R ← 0, Λ Λ Λ Λ Λ Λ
NEXT
QLINK[0] ← 0
foreach (1≤k≤n) 1→9
5

T1. 초기화




F 출력
if F == 0
goto T8
else
N ← N – 1, P ← TOP[F]

출력 : 1 QLINK[0] = 1, F = 1, R = 9, N = 9

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 1 1 2 2 1 2 0
TOP[k]
Λ

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
F 출력, if (F == 0) { goto T8 } else { N ← N – 1, P ← TOP[F] }
5 2
Λ Λ

출력 : 1 QLINK[0] = 1, F = 1, R = 9, N = 8

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 1 1 2 2 1 2 0
TOP[k]
Λ
P

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
5 2
Λ Λ

출력 : 1 QLINK[0] = 1, F = 1, R = 9, N = 8

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 1 1 2
2 1 2 0
TOP[k]
Λ
이 단계에서만 출력이 이루어짐
P 출력한 숫자 직접 후행자를
P로 지정하고 계속 진행
SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
뒤에 단계에서 다음에
NEXT Λ Λ Λ 숫자를 Λ 넣는다.
출력할
Λ F에 Λ
5 2
Λ Λ

T1. 초기화




loop
if P == Λ
goto T7
else
COUNT[SUC(P)] = COUNT[SUC(P)] – 1,
if COUNT[SUC(P)] == 0
QLINK[R] ← SUC(P), R ← SUC(P)
P ← NEXT(P)

출력 : 1 QLINK[0] = 1, F = 1, R = 9, N = 8

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 0 1 2 2 1 2 0
TOP[k]
Λ
P

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
loop { if (P == Λ) {goto T7}
else { COUNT[SUC(P)]--, 5 2
Λ Λ
if (COUNT[SUC(P)] == 0) {QLINK[R] ← SUC(P), R ← SUC(P)}
P ← NEXT(P) }

출력 : 1 QLINK[0] = 1, F = 1, R = 3, N = 8

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 0 1 2 2 1 2 3
TOP[k]
Λ
P

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
Λ Λ
P ← NEXT(P) }

출력 : 1 QLINK[0] = 1, F = 1, R = 3, N = 8

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 출력한 숫자의 직접 후행자들 1
0 1 2 2 2 3
COUNT를 감소
TOP[k]
Λ
(COUNT는 직접 선행자 개수)
P
1 ≺ 3, 1 ≺ 5 가 있고
SUC 3 8 71을 출력했다면 3, 5의
6 8 4 6 5
직접 선행자 개수를 줄인다
출력한 숫자 뒷정리라 생각하면 됨
Λ Λ
P ← NEXT(P) }

T1. 초기화




F ← QLINK[F], goto T5

출력 : 1 QLINK[0] = 1, F = 3, R = 3, N = 8

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 0 1 2 2 1 2 3
TOP[k]
Λ
P

SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
5 2
Λ Λ

출력 : 1 QLINK[0] = 1, F = 3, R = 3, N = 8

k 1 2 3 4 5 6 7 8 9

COUNT[k] 9 1 앞0
단계에서 직접2
1 선행자가 0인1
2 2 3
TOP[k] 숫자를 QLINK로 연결
Λ
P
여기선 QLINK를 따라가며 다음에
출력할 숫자를 F에 넣는다
SUC 3 8 7 6 8 4 6 5
NEXT Λ Λ Λ Λ 따라 가는거니
QLINK는 Λ Λ
헷갈리지 말 것.
5 2
Λ Λ

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