20182319 2019-2020-1 《数据结构与面向对象程序设计》实验九报告
课程：《程序设计与数据结构》
班级： 1823
姓名： 彭淼迪
学号：20182319
实验教师：王志强
实验日期：2019年12月7日
必修/选修： 必修
1.实验内容
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(1) 初始化：根据屏幕提示（例如：输入1为无向图，输入2为有向图）初始化无向图和有向图（可用邻接矩阵，也可用邻接表），图需要自己定义（顶点个数、边个数，建议先在草稿纸上画出图，然后再输入顶点和边数）（2分）
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(2) 图的遍历：完成有向图和无向图的遍历（深度和广度优先遍历）（4分）
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(3) 完成有向图的拓扑排序，并输出拓扑排序序列或者输出该图存在环（3分）
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(4) 完成无向图的最小生成树（Prim算法或Kruscal算法均可），并输出（3分）
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(5) 完成有向图的单源最短路径求解（迪杰斯特拉算法）（3分）
2. 实验过程及结果
其实大部分都已经写过了，对于这部分我们已经实现过的，我们只需要把它一下就好了，所以我们这一次的任务在某一部分会比较轻松，当然，也是只有某一部分。还是有一部分比较难的，比如说我们的最小生成树的算法，虽然以前用手算过，但毕竟是人用全局的想法在做，落实到代码上可就没有那么简单了。
- 首先，是找出我们已经做过的部分，java的一大优势就在于它的调用使一段代码的利用率高，可以被我们多次利用，我们自然也不能放过这个机会。我们可以发现我们是已经实现过（1）（2）（3）（5），但是我们要怎么用它们呢？有一个办法是直接继承，另一个方法是在我们这个新方法里开原来的类，因为继承是一种比较官方的方法，很多人都会这么用，所以我选择了开新的类。其中那个Boolean型表示的是它是有向还是无向的。ph表示的是原来的图，tuo表示的是原来拓扑排序。可以看到我在后面是直接用了它们的东西的。
private photo1 ph=new photo1();
private tuopu tuo=new tuopu();
private boolean f;
public photo2(boolean f){
this.f=f;
}
public void insertpoint(int a){
ph.insertpoint(a);
tuo.insertpoint(a);
}
public void deletepoint(int a){
ph.deletepoint(a);
tuo.deletepoint(a);
}
public void insertline(int a,int b,int c){
ph.insertline(a,b,c);
tuo.insertline(a,b,c);
if(f){
ph.insertline(b,a,c);
tuo.insertline(b,a,c);
}
}
public void insertline(int a,int b){
ph.insertline(a,b);
tuo.insertline(a,b);
if(f){
ph.insertline(b,a);
tuo.insertline(b,a);
}
}
- 然后，我们需要实现的就只有一个最小生成树了，我们可以直接把它加在我们这个新类里，但是我们这个新类的局限性还是挺大的，毕竟它牵扯到的东西太多了，所以我的想法是把这个方法分给两个原型，因为拓扑里不太用得着，而且这个方法要用到许多图里的参数，所以我是分配给了图。
- 按照老师上课说过的方法，我们可以使用prim或Kruscal，在这里，我选用的是prim算法，就是每次都从已有的点有找距离这些点中任意一点最近的一个点，然后把这加入到已有点列。依次往复，直到结束。
public int[][] smallest(){
int[][] result=new int[200][2];
int[] dp1=new int[200],dp2=new int[200];
int min=0;
for(int i=0;i<200;i++){
if(p1[i]){min=i;break;}
}
for(int i=0;i<200;i++){
dp1[i]=999999;
dp2[i]=999999;
result[i][0]=999999;
result[i][1]=999999;
}
dp1[min]=0;
result[min][1]=min;
result[min][0]=0;
int count1=1;
while(count1!=count){
int a=199,b=999999,c=999999;
for(int i=0;i<200;i++){
if(panduan1(i,dp1)){
for(int j=0;j<200;j++){
if(!panduan1(j,dp1)){
for(int k=0;k<200;k++){
if(panduan1(k,dp1)&&tu[k][j]!=0&&tu[k][j]<c){
a=j;
b=k;
c=tu[k][j];
}
}
}
}
}
}
dp1[a]=c;
result[a][0]=c;
result[a][1]=b;
count1++;
}
return result;
}
- 中间那一段阶梯状的确有点长，不太好看，不过它却是我们刚刚说到的那个方法实现所在。然后也是一沿用了我一贯的风格，把999999当无穷大。
- 当然，这么好玩的程序自然也不能少了一点人性化的输入输出是不是，于是出于人性化的考虑，我也特地为客户增加了许多可以选择的方向，让他们可以自己选择进行什么操作，什么时候停止。让人用得舒适放心。
System.out.println("请问你是想要输入有向图还是无向图？（输入1为无向图，输入2为有向图）");
int n=scan.nextInt();
photo2 ph =new photo2(n==1);
System.out.println("你想输入几个点？");
int t=scan.nextInt();
System.out.println("你可以开始输入了：");
for(int i=0;i<t;i++){
int pmd=scan.nextInt();
ph.insertpoint(pmd);
}
System.out.println("你想输入几条边呢？");
t=scan.nextInt();
System.out.println("它是有权的吗？（输入1为无权图，输入2为有权图）");
int pmd0=scan.nextInt();
System.out.println("你可以输入了：");
if(pmd0==1){
System.out.println("输入的格式为“出点 入点”");
for(int i=0;i<t;i++){
int pmd1=scan.nextInt(),pmd2=scan.nextInt();
ph.insertline(pmd1,pmd2);
}
}
else{
System.out.println("输入的格式为“出点 入点 权”");
for(int i=0;i<t;i++){
int pmd1=scan.nextInt(),pmd2=scan.nextInt(),pmd3=scan.nextInt();
ph.insertline(pmd1,pmd2,pmd3);
}
}
int x;
do{
System.out.println("请输入你想进行的操作：
1.表示广度优先遍历
2.表示深度优先遍历
3.表示拓扑排序
4.表示生成最小生成树
5.表示求两点最近距离
6.不要这个图了");
x=scan.nextInt();
switch(x){
case 1:
ph.bfs();
break;
case 2:
ph.dfs();
break;
case 3:
System.out.println(ph.tuopu());
break;
case 4:
int pmd[][]=ph.smallest();
System.out.print(" 陈列点：");
for(int j=0;j<200;j++){
if(pmd[j][0]!=999999) System.out.printf("%8d ",j);
}
System.out.println("");
System.out.print(" 上一个点：");
for(int j=0;j<200;j++){
if(pmd[j][0]!=999999) System.out.printf("%8d ",pmd[j][1]);
}
System.out.println("");
System.out.print("与上一个点的距离：");
for(int j=0;j<200;j++){
if(pmd[j][0]!=999999) System.out.printf("%8d ",pmd[j][0]);
}
System.out.println("");
break;
case 5:
int pmd1=scan.nextInt(),pmd2=scan.nextInt();
System.out.println(ph.shorest(pmd1,pmd2));
break;
}
}while(x!=6);
运行结果
3. 实验过程中遇到的问题和解决过程
- 问题1：除了（4）我们都是可以用原来的东西，但我们需要新加入一个最小生成树的方法，我们应该怎么办呢？
- 问题1解决方案：在前面的介绍中，我们已经提到过我们可以使用继承和引用的方法，但其实我们还没有考虑到这个新方法我们应该怎么把它融入进去，我觉得有三个方法：一、直接加在我们的新类里，让它成为新类的一部分，这个方法确实可以满足眼下的要求，但仅此而已；二、我们可以开一个专门的类，我们用这个专门的类来实现，这个方法有两点不妥，其一，为了一个单独的功能就开一个新的类，这无疑会加重以后我们使用时的负担，本来新建一个类是为了方便，结果反而会更不方便，那要它有什么用。其二，最小生成树有许多都要依靠我们的图，我们新建的这个类最后还是要依靠我们的图。所以我选择了方法三：我们把这个方法加在我们的图的类里，因为我们本来就要调用图，我们也没有增加多少事，反而让我们的图这个类更加完善，而且我们也不用另外再开一个图来制造麻烦，可谓一举两得。