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  • 图的存储,搜索,遍历,广度优先算法和深度优先算法,最小生成树-Java实现

    1)用邻接矩阵方式进行图的存储。如果一个图有n个节点,则可以用n*n的二维数组来存储图中的各个节点关系。

    对上面图中各个节点分别编号,ABCDEF分别设置为012345。那么AB AC AD 关系可以转换为01 02 03, BC BE BF 可以转换为12 14 15, EF可以转换为45。换句话所,我们将各个节点关系存储在一个n*n的二位数组中,数组下标分别对应A-F,有关系的两个节点,在数组中用1表示,否则用0表示。这上图关系可以用6*6数组表示为:

    2)深度优先进行图的遍历以及将图转换为最小生成树

    深度优先的原则是从根节点开始,依次寻找后继的第一个子节点,直到没有后继为止。然后回到根节点,寻找根的第二个子节点,然后再依次寻找他的后继,直到没有后继为止。以此类推,直到所有节点都被遍历为止。实现深度优先遍历,有一个回朔的过程,所以需要用栈这种数据结构。

    3)广度优先进行图的遍历以及将图转换为最小生成树

    广度优先原则是从根节点开始,先将根的所有后继找出来,然后依次将所有后继的后继再找出来。以此类推,直到所有元素节点都被遍历。实现广度优先,是一个顺序过程,所以这里需要用到队列或者链表这种数据结构。

    下面是代码实现:

      1 package org.lyk.impl;
      2 
      3 import java.util.ArrayList;
      4 import java.util.Queue;
      5 import java.util.Stack;
      6 
      7 public class Graph
      8 {
      9     private class Node
     10     {
     11         private boolean wasVisited;
     12         private char data;
     13         
     14         public Node(char data)
     15         {
     16             this.data = data;
     17             this.wasVisited= false;
     18         }
     19     }
     20     
     21     private Node[] nodes;
     22     private int[][] adjMetrix;
     23     private int maxSize;
     24     private int index;
     25     public Graph()
     26     {
     27         this.maxSize = 6;
     28         this.index = 0;
     29         this.nodes= new Node[this.maxSize];
     30         this.adjMetrix = new int[this.maxSize][this.maxSize];
     31     }
     32     
     33     /**
     34      * 增加节点
     35      * @param data
     36      * @throws Exception
     37      */
     38     public void add(char data) throws Exception
     39     {
     40         if(this.index >= this.maxSize)
     41         {
     42             throw new Exception("数组已满");
     43         }
     44         else
     45         {
     46             this.nodes[index++]= new Node(data);
     47         }
     48     }
     49     
     50     /**
     51      * 设置图中各个节点关系
     52      * @param x
     53      * @param y
     54      * @throws Exception
     55      */
     56     public void setRelation(int x,int y) throws Exception
     57     {
     58         if(x < this.maxSize && y < this.maxSize)
     59         {
     60             this.adjMetrix[x][y] = 1;
     61             this.adjMetrix[y][x] = 1;
     62         }
     63         else
     64         {
     65             throw new Exception("下标错误!");
     66         }
     67     }
     68     
     69     /**
     70      * 广度优先对图进行遍历
     71      * @param x
     72      * @throws Exception
     73      */
     74     public void showBreathFirst(int x) throws Exception
     75     {
     76         if(x >= 0 && x < this.index)
     77         {
     78             java.util.List<Integer> list = new java.util.ArrayList<>();
     79             int current = 0;
     80             list.add(x); 
     81             this.nodes[list.get(current)].wasVisited = true;
     82             while(current < list.size())
     83             {
     84                 System.out.println(this.nodes[list.get(current)].data); 
     85                 
     86                 int nextSuccessor = this.getNextSuccessor(list.get(current));
     87                 while(nextSuccessor != -1)
     88                 {
     89                     list.add(nextSuccessor);
     90                     this.nodes[nextSuccessor].wasVisited = true;
     91                     nextSuccessor = this.getNextSuccessor(list.get(current));
     92                 }
     93                 current++;
     94             }
     95             
     96             this.resetNodes();
     97         }
     98         else
     99         {
    100             throw new Exception("下标越界");
    101         }
    102     }
    103     
    104     /**
    105      * 深度优先对图进行遍历
    106      * @param x
    107      * @throws Exception
    108      */
    109     public void showDeepFirst(int x) throws Exception
    110     { 
    111         if(x < this.index && x >= 0)
    112         {
    113             Stack<Integer> stack = new Stack<>();
    114             stack.push(x);
    115             System.out.println(this.nodes[x].data);
    116             this.nodes[x].wasVisited = true;
    117             while(!stack.isEmpty())
    118             {
    119                 int temp = stack.peek();
    120                 int nextSuccessor = this.getNextSuccessor(temp);
    121                 if(nextSuccessor == -1)
    122                 {
    123                     stack.pop();
    124                 }
    125                 else
    126                 {
    127                     stack.push(nextSuccessor);
    128                     System.out.println(this.nodes[nextSuccessor].data);
    129                     this.nodes[nextSuccessor].wasVisited = true;
    130                 }
    131             }
    132             this.resetNodes();
    133         }
    134         else
    135         {
    136             throw new Exception("下标错误");
    137         }
    138         
    139         
    140     }
    141     
    142     /**
    143      * 广度优先-最小生成树
    144      * @param x
    145      * @throws Exception
    146      */
    147     public void toMSTBreathFirst(int x ) throws Exception
    148     {
    149         if(x >= 0 && x < this.index)
    150         {
    151             java.util.List<Integer> list = new java.util.ArrayList();
    152             int current = 0;
    153             list.add(x);
    154             this.nodes[list.get(current)].wasVisited = true;
    155             while(current < this.index)
    156             {
    157                 int successor = this.getNextSuccessor(list.get(current));
    158                 while(successor != -1)
    159                 {
    160                     list.add(successor);
    161                     System.out.println(this.nodes[list.get(current)].data + "->" + this.nodes[successor].data);
    162                     this.nodes[successor].wasVisited = true;
    163                     successor = this.getNextSuccessor(list.get(current));
    164                 }
    165                 current++;
    166             }
    167         }
    168         else
    169         {
    170             throw new Exception("下标错误");
    171         }
    172     }
    173     
    174     /**
    175      * 深度优先求最小生成树
    176      * @param x
    177      * @throws Exception
    178      */
    179     public void toMSTDeepFirst(int x) throws Exception
    180     {
    181         if(x < this.index && x >=0)
    182         {
    183             Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
    184             stack.push(x);
    185             this.nodes[x].wasVisited = true;
    186             while(!stack.isEmpty())
    187             {
    188                 int current = stack.peek();
    189                 int nextSuccessor = this.getNextSuccessor(current);
    190                 if(nextSuccessor == -1)
    191                 {
    192                     stack.pop();
    193                 }
    194                 else
    195                 {
    196                     stack.push(nextSuccessor);
    197                     this.nodes[nextSuccessor].wasVisited = true;
    198                     System.out.print(this.nodes[current].data);
    199                     System.out.print("-");
    200                     System.out.print(this.nodes[nextSuccessor].data);
    201                     System.out.print(" ");
    202                 }
    203             }
    204             
    205             this.resetNodes();
    206         }
    207         else
    208         {
    209             throw new Exception("下标错误");
    210         }
    211     }
    212     
    213     private int getNextSuccessor(int x)
    214     { 
    215         for(int i = 0; i <this.maxSize; i++)
    216         {
    217             if(this.adjMetrix[x][i] != 0 && this.nodes[i].wasVisited == false)
    218             {
    219                 return i;
    220             }
    221         }
    222         return -1;
    223     }
    224     
    225     private void resetNodes()
    226     {
    227         for(int i = 0; i < this.index; i++)
    228         {
    229             this.nodes[i].wasVisited = false;
    230         }
    231     }
    232 }
    Graph
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/kuillldan/p/6088885.html
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