第七章:图






一、图的创建
思路分析
1、用一个String数组保存顶点
2、用一个二维数组保存邻接矩阵
3、通过方法实现顶点之间边的添加和计数
package Graph;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
//图
public class Graph {
private ArrayList<String> vertexList;//存储顶点
private int[][] edges;//存储边
private int numsEdges;//边的数目
public Graph(int n) {//在构造器中实现初始化
vertexList = new ArrayList<>(n);
edges = new int[n][n];
numsEdges = 0;
}
//添加顶点
public void add(String vertex){
vertexList.add(vertex);
}
//返回结点的个数
public int getSize(){
return vertexList.size();
}
/**
* 功能:添加边
* @param v1 第一个顶点(点的下标)
* @param v2 第二个顶点
* @param weight 权值,0代表不直接相连,1与之相反
*/
public void insertEdge(int v1, int v2, int weight){
edges[v1][v2] =weight;
edges[v2][v1] =weight;
numsEdges++;
}
//返回v1和v2的权值
public int getWeight(int v1,int v2){
return edges[v1][v2];
}
//显示图对应的矩阵
public void showGraph(){
for (int[] link : edges) {
System.out.println(Arrays.toString(link));
}
}
public static void main(String[] args) {
int n =5;
String[] vertexValue = {"A","B","C","D","E"};
Graph graph = new Graph(n);
for (String s : vertexValue) {
graph.add(s);
}
graph.insertEdge(2,4,1);
graph.showGraph();
}
}
二、深度优先遍历


三、广度优先遍历

深度遍历+广度遍历代码实现
package Graph;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
//图
public class Graph {
public static void main(String[] args) {
int n = 5;
String[] vertexValue = {"A", "B", "C", "D", "E"};
Graph graph = new Graph(n);
for (String s : vertexValue) {
graph.add(s);
}
graph.insertEdge(0, 1, 1);
graph.insertEdge(0, 2, 1);
graph.insertEdge(1, 2, 1);
graph.insertEdge(1, 3, 1);
graph.insertEdge(1, 4, 1);
graph.showGraph();
// graph.dfs();
graph.bfs();
}
private ArrayList<String> vertexList;//存储顶点
private int[][] edges;//存储边
private int numsEdges;//边的数目
private boolean[] isVisited;//标识节点是否已经被访问
public Graph(int n) {//在构造器中实现初始化
vertexList = new ArrayList<>(n);
edges = new int[n][n];
numsEdges = 0;
isVisited = new boolean[n];
}
//添加顶点
public void add(String vertex) {
vertexList.add(vertex);
}
//返回结点的个数
public int getSize() {
return vertexList.size();
}
/**
* 功能:添加边
*
* @param v1 第一个顶点(点的下标)
* @param v2 第二个顶点
* @param weight 权值,0代表不直接相连,1与之相反
*/
public void insertEdge(int v1, int v2, int weight) {
edges[v1][v2] = weight;
edges[v2][v1] = weight;
numsEdges++;
}
//返回v1和v2的权值
public int getWeight(int v1, int v2) {
return edges[v1][v2];
}
//显示图对应的矩阵
public void showGraph() {
for (int[] link : edges) {
System.out.println(Arrays.toString(link));
}
}
//获取第一个邻接节点的下标w
public int getFirstNode(int index) {
for (int j = 0; j < vertexList.size(); j++) {
if (edges[index][j] != 0) {
return j;
}
}
return -1;
}
//根据前一个邻接节点的下标来获取第二个邻接节点的下标
//v1、v2:前一个邻接节点(指糖葫芦里的第二个)的行下标和列下标
public int getNextNode(int v1, int v2) {
for (int j = v2 + 1; j < vertexList.size(); j++) {
if (edges[v1][j] != 0) {
return j;
}
}
return -1;
}
//深度优先算法
public void dfs(boolean[] isVisited, int i) {
//输出当前节点
System.out.println(vertexList.get(i));
//将节点设置为已访问
isVisited[i] = true;
//查找结点i的第一个邻接节点w的下标
int w = getFirstNode(i);
while (w != -1) {//说明有邻接节点
if (!isVisited[w]) {
dfs(isVisited, w);
}
//如果已经被访问过
w = getNextNode(i, w);
}
}
//重载dfs,遍历我们所有的节点(避免有和其他节点不相连的单独节点==>非连通图)
public void dfs() {
for (int i = 0; i < getSize(); i++) {
if (!isVisited[i]) {
dfs(isVisited, i);
}
}
}
//广度优先算法
public void bfs(boolean[] isVisited, int i) {
int u;//队列中头节点对应的下标
int w;//邻接点对应的下标
LinkedList<Object> queue = new LinkedList<>();//队列,记录访问节点的先后顺序
System.out.println(vertexList.get(i));
isVisited[i] = true;
//将节点加入队列
queue.addLast(i);
while (!queue.isEmpty()) {
//取出队列的头节点下标
u = (Integer) queue.removeFirst();
w = getFirstNode(u);
while (w != -1) {//将当前节点所有未访问过的邻接节点获取到并入队
if (!isVisited[w]) {
System.out.println(vertexList.get(w));
isVisited[w] = true;
queue.addLast(w);
}
w = getNextNode(i, w);
}
}
}
//针对非连通图
public void bfs() {
for (int i = 0; i < getSize(); i++) {
if (!isVisited[i]) {
bfs(isVisited, i);
}
}
}
}
