Hierholzer 算法 —有向图求解欧拉路径(环路)

  • 欧拉路径
    如果在一张图中,可以从一点出发遍历所有的边,那么遍历过程中的这条路径就叫做欧拉路径。如果这条路径是闭合的,那就称为欧拉回路
    简单地说,如果一张图可以被“一笔画”,那么“一笔画”的那个轨迹就叫做欧拉路径。
  • 欧拉图判定定理
    含有欧拉回路的图称为欧拉图,含有欧拉路径的图称为半欧拉图。
    无向图中,如果所有顶点的度数都为偶数,则为欧拉图;如果有两个顶点的度数为奇数,其他的为偶数,则为半欧拉图。
    有向图中,如果所有顶点的入度等于出度,那么就是欧拉图。判定半欧拉图的方法也很简单,大家可以自行推理。

Hierholzer 算法

问题简述:现给出一个有向图,且为欧拉图。求欧拉回路。

Hierholzer 算法过程

  1. 选择任一顶点为起点,遍历所有相邻边。
  2. 深度搜索,访问相邻顶点。将经过的边都删除。
  3. 如果当前顶点没有相邻边,则将顶点入栈。
  4. 栈中的顶点倒序输出,就是从起点出发的欧拉回路。

从一个可能的起点出发,进行深度优先搜索,但是每次沿着辅助边从某个顶点移动到另外一个顶点的时候,都需要删除这个辅助边。如果没有可移动的路径,则将所在结点加入到栈中,并返回。

dfs(node, trace){
	while(!node.adj.isEmpty()){
		Node next = node.adj.removeLast();
		dfs(next, trace);
	}
	trace.addLast(node);
}

最后得到的栈中保存的就是整个欧拉闭迹中的顶点。(要恢复我们需要不断出栈,因此如果你用列表来存欧垃迹的话需要反转一次)。

重新安排行程:给你一份航线列表 tickets ,其中 tickets[i] = [fromi, toi] 表示飞机出发和降落的机场地点。请你对该行程进行重新规划排序。所有这些机票都属于一个从 JFK(肯尼迪国际机场)出发的先生,所以该行程必须从 JFK 开始。如果存在多种有效的行程,请你按字典排序返回最小的行程组合。例如,行程 [“JFK”, “LGA”] 与 [“JFK”, “LGB”] 相比就更小,排序更靠前。
假定所有机票至少存在一种合理的行程。且所有的机票 必须都用一次且只能用一次。

在这里插入图片描述
class Solution:
    ''' Hierholzer 算法
    '''
    def findItinerary(self, tickets):
        def dfs(cur, graph, res):
            while graph[cur]: # 遍历所有边
                dfs(graph[cur].pop(), graph, res) # 访问并删除
            if not graph[cur]: # 将顶点入栈
                res.append(cur)
        import collections
        # 建图
        graph = collections.defaultdict(list)
        for start, end in sorted(tickets)[::-1]:
            graph[start].append(end)
        res = []
        dfs("JFK", graph, res)
        return res[::-1] # 倒序输出

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