Ruby TSort模塊用法及代碼示例

TSort 使用 Tarjan 算法對強連通分量進行拓撲排序。

TSort 旨在能夠與任何可以解釋為有向圖的對象一起使用。

TSort 需要兩種方法將對象解釋為圖形， tsort_each_node 和 tsort_each_child。

• tsort_each_node 用於迭代圖上的所有節點。

• tsort_each_child 用於迭代給定節點的子節點。

節點的相等性由 eql?和哈希，因為 TSort 在內部使用 Hash 。

一個簡單的例子

以下示例演示如何將 TSort 模塊混合到現有類(在本例中為 Hash )。在這裏，我們將散列中的每個鍵視為圖中的一個節點，因此我們隻需將所需的 tsort_each_node 方法別名為 Hash 的 each_key 方法。對於散列中的每個鍵，關聯的值是節點的子節點的數組。這種選擇反過來導致我們實現所需的 tsort_each_child 方法，該方法獲取子節點數組，然後使用用戶提供的塊迭代該數組。

require 'tsort'

class Hash
  include TSort
  alias tsort_each_node each_key
  def tsort_each_child(node, &block)
    fetch(node).each(&block)
  end
end

{1=>[2, 3], 2=>[3], 3=>[], 4=>[]}.tsort
#=> [3, 2, 1, 4]

{1=>[2], 2=>[3, 4], 3=>[2], 4=>[]}.strongly_connected_components
#=> [[4], [2, 3], [1]]

一個更現實的例子

一個非常簡單的‘make’ 類工具可以實現如下：

require 'tsort'

class Make
  def initialize
    @dep = {}
    @dep.default = []
  end

  def rule(outputs, inputs=[], &block)
    triple = [outputs, inputs, block]
    outputs.each {|f| @dep[f] = [triple]}
    @dep[triple] = inputs
  end

  def build(target)
    each_strongly_connected_component_from(target) {|ns|
      if ns.length != 1
        fs = ns.delete_if {|n| Array === n}
        raise TSort::Cyclic.new("cyclic dependencies: #{fs.join ', '}")
      end
      n = ns.first
      if Array === n
        outputs, inputs, block = n
        inputs_time = inputs.map {|f| File.mtime f}.max
        begin
          outputs_time = outputs.map {|f| File.mtime f}.min
        rescue Errno::ENOENT
          outputs_time = nil
        end
        if outputs_time == nil ||
           inputs_time != nil && outputs_time <= inputs_time
          sleep 1 if inputs_time != nil && inputs_time.to_i == Time.now.to_i
          block.call
        end
      end
    }
  end

  def tsort_each_child(node, &block)
    @dep[node].each(&block)
  end
  include TSort
end

def command(arg)
  print arg, "\n"
  system arg
end

m = Make.new
m.rule(%w[t1]) { command 'date > t1' }
m.rule(%w[t2]) { command 'date > t2' }
m.rule(%w[t3]) { command 'date > t3' }
m.rule(%w[t4], %w[t1 t3]) { command 'cat t1 t3 > t4' }
m.rule(%w[t5], %w[t4 t2]) { command 'cat t4 t2 > t5' }
m.build('t5')

錯誤

• 'tsort.rb' 是錯誤的名稱，因為這個庫使用 Tarjan 的強連接組件算法。雖然“strongly_connected_components.rb”是正確的，但是太長了。

參考

1. 1. Tarjan，“深度優先搜索和線性圖算法”，

SIAM Journal on Computing，卷。 1，第 2 期，第 146-160 頁，1972 年 6 月。