依存関係によって依存オブジェクトをソートする方法
コレクションがあります：
List<VPair<Item, List<Item>> dependencyHierarchy;
ペアの最初のアイテムは何らかのオブジェクト（アイテム）であり、2番目のアイテムは最初のアイテムが依存する同じタイプのオブジェクトのコレクションです。 List<Item>を依存関係の順に取得したいので、最初の要素などに依存する項目はありません（循環依存関係はありません！）。
入力：
Item4はItem3に依存し、Item5 Item3はItem1に依存します Item1はいずれにも依存しません Item2はItem4に依存します Item5は依存しませんいずれか
結果：
Item1 Item5 Item3 Item4 Item2
ありがとうございました。
ソリューション：
トポロジカルソート（ LoïcFévrier アイデアに感謝）
そして
しばらくこれに苦労してきたので、LinqスタイルのTSort拡張メソッドを試してみました。
public static IEnumerable<T> TSort<T>( this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> dependencies, bool throwOnCycle = false )
{
var sorted = new List<T>();
var visited = new HashSet<T>();
foreach( var item in source )
Visit( item, visited, sorted, dependencies, throwOnCycle );
return sorted;
}
private static void Visit<T>( T item, HashSet<T> visited, List<T> sorted, Func<T, IEnumerable<T>> dependencies, bool throwOnCycle )
{
if( !visited.Contains( item ) )
{
visited.Add( item );
foreach( var dep in dependencies( item ) )
Visit( dep, visited, sorted, dependencies, throwOnCycle );
sorted.Add( item );
}
else
{
if( throwOnCycle && !sorted.Contains( item ) )
throw new Exception( "Cyclic dependency found" );
}
}
そのためのナゲットがあります。
車輪の再発明を望まない私たちにとって：nugetを使用して QuickGraph .NETライブラリをインストールします。これには、topological sort。
使用するには、AdjacencyGraph<,>などのAdjacencyGraph<String, SEdge<String>>のインスタンスを作成する必要があります。次に、適切な拡張機能を含める場合：
using QuickGraph.Algorithms;
あなたは呼び出すことができます：
var sorted = myGraph.TopologicalSort();
ソートされたノードのリストを取得します。
私はDMMの答えが好きでしたが、入力ノードがリーフであると想定しています（これは予期されるものである場合とそうでない場合があります）。
この仮定を行わないLINQを使用した代替ソリューションを投稿しています。さらに、このソリューションではyield return葉を迅速に戻すことができるようにする（例：TakeWhileを使用）。
public static IEnumerable<T> TopologicalSort<T>(this IEnumerable<T> nodes,
Func<T, IEnumerable<T>> connected)
{
var elems = nodes.ToDictionary(node => node,
node => new HashSet<T>(connected(node)));
while (elems.Count > 0)
{
var elem = elems.FirstOrDefault(x => x.Value.Count == 0);
if (elem.Key == null)
{
throw new ArgumentException("Cyclic connections are not allowed");
}
elems.Remove(elem.Key);
foreach (var selem in elems)
{
selem.Value.Remove(elem.Key);
}
yield return elem.Key;
}
}
これはトポロジソートの私の独自の再実装であり、アイデアは http://tawani.blogspot.com/2009/02/topological-sorting-and-cyclic.html （移植された= Javaソースコードはメモリを大量に消費し、5万個のオブジェクトをチェックすると50k * 50k * 4 = 10GBになります。これは許容範囲外です。さらに、Java場所）
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
namespace Modules
{
/// <summary>
/// Provides fast-algorithm and low-memory usage to sort objects based on their dependencies.
/// </summary>
/// <remarks>
/// Definition: http://en.wikipedia.org/wiki/Topological_sorting
/// Source code credited to: http://tawani.blogspot.com/2009/02/topological-sorting-and-cyclic.html
/// Original Java source code: http://www.Java2s.com/Code/Java/Collections-Data-Structure/Topologicalsorting.htm
/// </remarks>
/// <author>ThangTran</author>
/// <history>
/// 2012.03.21 - ThangTran: rewritten based on <see cref="TopologicalSorter"/>.
/// </history>
public class DependencySorter<T>
{
//**************************************************
//
// Private members
//
//**************************************************
#region Private members
/// <summary>
/// Gets the dependency matrix used by this instance.
/// </summary>
private readonly Dictionary<T, Dictionary<T, object>> _matrix = new Dictionary<T, Dictionary<T, object>>();
#endregion
//**************************************************
//
// Public methods
//
//**************************************************
#region Public methods
/// <summary>
/// Adds a list of objects that will be sorted.
/// </summary>
public void AddObjects(params T[] objects)
{
// --- Begin parameters checking code -----------------------------
Debug.Assert(objects != null);
Debug.Assert(objects.Length > 0);
// --- End parameters checking code -------------------------------
// add to matrix
foreach (T obj in objects)
{
// add to dictionary
_matrix.Add(obj, new Dictionary<T, object>());
}
}
/// <summary>
/// Sets dependencies of given object.
/// This means <paramref name="obj"/> depends on these <paramref name="dependsOnObjects"/> to run.
/// Please make sure objects given in the <paramref name="obj"/> and <paramref name="dependsOnObjects"/> are added first.
/// </summary>
public void SetDependencies(T obj, params T[] dependsOnObjects)
{
// --- Begin parameters checking code -----------------------------
Debug.Assert(dependsOnObjects != null);
// --- End parameters checking code -------------------------------
// set dependencies
Dictionary<T, object> dependencies = _matrix[obj];
dependencies.Clear();
// for each depended objects, add to dependencies
foreach (T dependsOnObject in dependsOnObjects)
{
dependencies.Add(dependsOnObject, null);
}
}
/// <summary>
/// Sorts objects based on this dependencies.
/// Note: because of the nature of algorithm and memory usage efficiency, this method can be used only one time.
/// </summary>
public T[] Sort()
{
// prepare result
List<T> result = new List<T>(_matrix.Count);
// while there are still object to get
while (_matrix.Count > 0)
{
// get an independent object
T independentObject;
if (!this.GetIndependentObject(out independentObject))
{
// circular dependency found
throw new CircularReferenceException();
}
// add to result
result.Add(independentObject);
// delete processed object
this.DeleteObject(independentObject);
}
// return result
return result.ToArray();
}
#endregion
//**************************************************
//
// Private methods
//
//**************************************************
#region Private methods
/// <summary>
/// Returns independent object or returns NULL if no independent object is found.
/// </summary>
private bool GetIndependentObject(out T result)
{
// for each object
foreach (KeyValuePair<T, Dictionary<T, object>> pair in _matrix)
{
// if the object contains any dependency
if (pair.Value.Count > 0)
{
// has dependency, skip it
continue;
}
// found
result = pair.Key;
return true;
}
// not found
result = default(T);
return false;
}
/// <summary>
/// Deletes given object from the matrix.
/// </summary>
private void DeleteObject(T obj)
{
// delete object from matrix
_matrix.Remove(obj);
// for each object, remove the dependency reference
foreach (KeyValuePair<T, Dictionary<T, object>> pair in _matrix)
{
// if current object depends on deleting object
pair.Value.Remove(obj);
}
}
#endregion
}
/// <summary>
/// Represents a circular reference exception when sorting dependency objects.
/// </summary>
public class CircularReferenceException : Exception
{
/// <summary>
/// Initializes a new instance of the <see cref="CircularReferenceException"/> class.
/// </summary>
public CircularReferenceException()
: base("Circular reference found.")
{
}
}
}
「親」が1つだけの場合の異なる考え方：
デップの代わりに、親を保存します。
したがって、問題が他の問題の依存関係であるかどうかを非常に簡単に判断できます。
次に、_Comparable<T>_を使用します。これは、依存関係を「より小さく」、依存関係を「より大きく」と主張します。
そして、Collections.sort( List<T>, ParentComparator<T>);を呼び出すだけです
複数の親のシナリオでは、ツリー検索が必要になり、実行が遅くなります。しかし、それは、A *ソート行列の形式のキャッシュによって解決できます。
DMMのアイデアをWikipediaの深さ優先検索アルゴリズムに統合しました。それは私が必要なものに最適です。
public static class TopologicalSorter
{
public static List<string> LastCyclicOrder = new List<string>(); //used to see what caused the cycle
sealed class ItemTag
{
public enum SortTag
{
NotMarked,
TempMarked,
Marked
}
public string Item { get; set; }
public SortTag Tag { get; set; }
public ItemTag(string item)
{
Item = item;
Tag = SortTag.NotMarked;
}
}
public static IEnumerable<string> TSort(this IEnumerable<string> source, Func<string, IEnumerable<string>> dependencies)
{
TopologicalSorter.LastCyclicOrder.Clear();
List<ItemTag> allNodes = new List<ItemTag>();
HashSet<string> sorted = new HashSet<string>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
foreach (string item in source)
{
if (!allNodes.Where(n => string.Equals(n.Item, item, StringComparison.OrdinalIgnoreCase)).Any())
{
allNodes.Add(new ItemTag(item)); //don't insert duplicates
}
foreach (string dep in dependencies(item))
{
if (allNodes.Where(n => string.Equals(n.Item, dep, StringComparison.OrdinalIgnoreCase)).Any()) continue; //don't insert duplicates
allNodes.Add(new ItemTag(dep));
}
}
foreach (ItemTag tag in allNodes)
{
Visit(tag, allNodes, dependencies, sorted);
}
return sorted;
}
static void Visit(ItemTag tag, List<ItemTag> allNodes, Func<string, IEnumerable<string>> dependencies, HashSet<string> sorted)
{
if (tag.Tag == ItemTag.SortTag.TempMarked)
{
throw new GraphIsCyclicException();
}
else if (tag.Tag == ItemTag.SortTag.NotMarked)
{
tag.Tag = ItemTag.SortTag.TempMarked;
LastCyclicOrder.Add(tag.Item);
foreach (ItemTag dep in dependencies(tag.Item).Select(s => allNodes.Where(t => string.Equals(s, t.Item, StringComparison.OrdinalIgnoreCase)).First())) //get item tag which falls with used string
Visit(dep, allNodes, dependencies, sorted);
LastCyclicOrder.Remove(tag.Item);
tag.Tag = ItemTag.SortTag.Marked;
sorted.Add(tag.Item);
}
}
}
Item内にItemの依存関係を保存することで、これを自分で簡単にできます。
public class Item
{
private List<Item> m_Dependencies = new List<Item>();
protected AddDependency(Item _item) { m_Dependencies.Add(_item); }
public Item()
{
}; // eo ctor
public List<Item> Dependencies {get{return(m_Dependencies);};}
} // eo class Item
次に、これを指定すると、指定されたアイテムが他の依存関係のリストに含まれているかどうかに基づいてソートするリストのカスタムソートデリゲートを実装できます。
int CompareItem(Item _1, Item _2)
{
if(_2.Dependencies.Contains(_1))
return(-1);
else if(_1.Dependencies.Contains(_2))
return(1);
else
return(0);
}
これは、ポスト https://stackoverflow.com/a/9991916/4805491 からのリファクタリングされたコードです。
// Version 1
public static class TopologicalSorter<T> where T : class {
public struct Item {
public readonly T Object;
public readonly T Dependency;
public Item(T @object, T dependency) {
Object = @object;
Dependency = dependency;
}
}
public static T[] Sort(T[] objects, Func<T, T, bool> isDependency) {
return Sort( objects.ToList(), isDependency ).ToArray();
}
public static T[] Sort(T[] objects, Item[] dependencies) {
return Sort( objects.ToList(), dependencies.ToList() ).ToArray();
}
private static List<T> Sort(List<T> objects, Func<T, T, bool> isDependency) {
return Sort( objects, GetDependencies( objects, isDependency ) );
}
private static List<T> Sort(List<T> objects, List<Item> dependencies) {
var result = new List<T>( objects.Count );
while (objects.Any()) {
var obj = GetIndependentObject( objects, dependencies );
RemoveObject( obj, objects, dependencies );
result.Add( obj );
}
return result;
}
private static List<Item> GetDependencies(List<T> objects, Func<T, T, bool> isDependency) {
var dependencies = new List<Item>();
for (var i = 0; i < objects.Count; i++) {
var obj1 = objects[i];
for (var j = i + 1; j < objects.Count; j++) {
var obj2 = objects[j];
if (isDependency( obj1, obj2 )) dependencies.Add( new Item( obj1, obj2 ) ); // obj2 is dependency of obj1
if (isDependency( obj2, obj1 )) dependencies.Add( new Item( obj2, obj1 ) ); // obj1 is dependency of obj2
}
}
return dependencies;
}
private static T GetIndependentObject(List<T> objects, List<Item> dependencies) {
foreach (var item in objects) {
if (!GetDependencies( item, dependencies ).Any()) return item;
}
throw new Exception( "Circular reference found" );
}
private static IEnumerable<Item> GetDependencies(T obj, List<Item> dependencies) {
return dependencies.Where( i => i.Object == obj );
}
private static void RemoveObject(T obj, List<T> objects, List<Item> dependencies) {
objects.Remove( obj );
dependencies.RemoveAll( i => i.Object == obj || i.Dependency == obj );
}
}
// Version 2
public class TopologicalSorter {
public static T[] Sort<T>(T[] source, Func<T, T, bool> isDependency) {
var list = new LinkedList<T>( source );
var result = new List<T>();
while (list.Any()) {
var obj = GetIndependentObject( list, isDependency );
list.Remove( obj );
result.Add( obj );
}
return result.ToArray();
}
private static T GetIndependentObject<T>(IEnumerable<T> list, Func<T, T, bool> isDependency) {
return list.First( i => !GetDependencies( i, list, isDependency ).Any() );
}
private static IEnumerable<T> GetDependencies<T>(T obj, IEnumerable<T> list, Func<T, T, bool> isDependency) {
return list.Where( i => isDependency( obj, i ) ); // i is dependency of obj
}
}
私は再帰的なメソッドが好きではないので、DMMは出ています。 Krumelurは良さそうに見えますが、大量のメモリを使用しているようです。動作していると思われる代替スタックベースの方法を作成しました。 DMMと同じDFSロジックを使用し、このソリューションをテスト時の比較として使用しました。
public static IEnumerable<T> TopogicalSequenceDFS<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> deps)
{
HashSet<T> yielded = new HashSet<T>();
HashSet<T> visited = new HashSet<T>();
Stack<Tuple<T, IEnumerator<T>>> stack = new Stack<Tuple<T, IEnumerator<T>>>();
foreach (T t in source)
{
stack.Clear();
if (visited.Add(t))
stack.Push(new Tuple<T, IEnumerator<T>>(t, deps(t).GetEnumerator()));
while (stack.Count > 0)
{
var p = stack.Peek();
bool depPushed = false;
while (p.Item2.MoveNext())
{
var curr = p.Item2.Current;
if (visited.Add(curr))
{
stack.Push(new Tuple<T, IEnumerator<T>>(curr, deps(curr).GetEnumerator()));
depPushed = true;
break;
}
else if (!yielded.Contains(curr))
throw new Exception("cycle");
}
if (!depPushed)
{
p = stack.Pop();
if (!yielded.Add(p.Item1))
throw new Exception("bug");
yield return p.Item1;
}
}
}
}
また、より単純なスタックベースのBFSバリアントもあります。上記とは異なる結果を生成しますが、依然として有効です。上記のDFSバリアントを使用する利点があるかどうかはわかりませんが、作成するのは楽しかったです。
public static IEnumerable<T> TopologicalSequenceBFS<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, IEnumerable<T>> dependencies)
{
var yielded = new HashSet<T>();
var visited = new HashSet<T>();
var stack = new Stack<Tuple<T, bool>>(source.Select(s => new Tuple<T, bool>(s, false))); // bool signals Add to sorted
while (stack.Count > 0)
{
var item = stack.Pop();
if (!item.Item2)
{
if (visited.Add(item.Item1))
{
stack.Push(new Tuple<T, bool>(item.Item1, true)); // To be added after processing the dependencies
foreach (var dep in dependencies(item.Item1))
stack.Push(new Tuple<T, bool>(dep, false));
}
else if (!yielded.Contains(item.Item1))
throw new Exception("cyclic");
}
else
{
if (!yielded.Add(item.Item1))
throw new Exception("bug");
yield return item.Item1;
}
}
}
.NET 4.7+の場合、メモリ使用量を減らすために、TupleをValueTupleに置き換えることをお勧めします。古い.NETバージョンでは、タプルをKeyValuePairに置き換えることができます。