위상 정렬

위상 정렬은 방향 간선 u→v가 있을 때 u가 v보다 앞서도록 정점을 선형 순서로 배치한다 그래프 알고리즘의 방향 비순환 그래프 순서화 분야에 속한다. 그래프의 정점·간선에 대한 관계를 계산하며, 간선의 방향·가중치와 허용하는 입력 구조에 따라 결과의 의미가 달라진다. 이 알고리즘의 전...

분류알고리즘 · 그래프 알고리즘 · 방향 비순환 그래프 순서화
문제방향 간선 u→v가 있을 때 u가 v보다 앞서도록 정점을 선형 순서로 배치한다
입력방향 비순환 그래프(DAG)여야 하며 사이클 존재 시 모든 정점을 정렬할 수 없다
핵심 단계Kahn 방식은 진입 차수가 0인 정점을 큐에서 제거하며 순서를 구성한다
시간 복잡도O(V+E)
공간·구현시간 O(V+E), 공간 O(V)
관련 분야그래프, 자료구조
참고 문헌MIT Algorithms

위상 정렬은 방향 간선 u→v가 있을 때 u가 v보다 앞서도록 정점을 선형 순서로 배치한다 그래프 알고리즘의 방향 비순환 그래프 순서화 분야에 속한다. 그래프의 정점·간선에 대한 관계를 계산하며, 간선의 방향·가중치와 허용하는 입력 구조에 따라 결과의 의미가 달라진다. 이 알고리즘의 전제는 방향 비순환 그래프(DAG)여야 하며 사이클 존재 시 모든 정점을 정렬할 수 없다.[1]

핵심 절차는 Kahn 방식은 진입 차수가 0인 정점을 큐에서 제거하며 순서를 구성한다. DFS 방식은 종료 순서를 역전해 위상 순서를 얻을 수 있다. 구현에서는 각 정점 또는 간선에 기록된 상태가 어떤 의미를 갖는지 불변식을 정의하고, 탐색·갱신 과정에서 해당 상태를 일관되게 유지해야 한다.

계산 비용은 시간 O(V+E), 공간 O(V) 정점 수를 V, 간선 수를 E라고 나타낼 때 O(V+E)의 시간 특성을 가진다. 저장 공간은 그래프의 표현 방식, 큐·스택·우선순위 큐 및 결과 배열의 선택에 영향을 받으므로 실제 적용 시 구현 구조를 함께 분석한다.

빌드 의존성·작업 스케줄과 강의 선수 조건을 정리한다. 여러 유효한 위상 순서가 존재할 수 있다. 대표적인 변형 알고리즘 및 자료구조의 선택은 결과의 최적성, 음수 가중치나 사이클의 허용 여부, 희소·밀집 그래프 여부에 따라 달라진다. 동점 처리와 비연결 그래프 등의 경계 사례까지 정의해야 구현 결과가 명확해진다.[2]

역사와 개발 배경

문제 정의

그래프와 입력

출력과 전제

동작 원리

핵심 아이디어

주요 자료구조

처리 단계

정확성

불변식

종료와 최적성

복잡도

시간 복잡도

공간 복잡도

구현

의사 코드

경계 조건

실용적 최적화

다른 그래프 알고리즘과의 관계

활용 분야

관련 문서

  1. MIT 6.006: Graph Algorithms ↩
  2. CP-Algorithms: Graph algorithms ↩