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4.0 KiB
Java
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Java
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* File: graph_adjacency_matrix.java
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* Created Time: 2023-01-26
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* Author: krahets (krahets@163.com)
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*/
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package chapter_graph;
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import utils.*;
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import java.util.*;
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/* 基於鄰接矩陣實現的無向圖類別 */
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class GraphAdjMat {
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List<Integer> vertices; // 頂點串列，元素代表“頂點值”，索引代表“頂點索引”
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List<List<Integer>> adjMat; // 鄰接矩陣，行列索引對應“頂點索引”
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/* 建構子 */
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public GraphAdjMat(int[] vertices, int[][] edges) {
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this.vertices = new ArrayList<>();
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this.adjMat = new ArrayList<>();
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// 新增頂點
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for (int val : vertices) {
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addVertex(val);
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}
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// 新增邊
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// 請注意，edges 元素代表頂點索引，即對應 vertices 元素索引
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for (int[] e : edges) {
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addEdge(e[0], e[1]);
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}
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}
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/* 獲取頂點數量 */
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public int size() {
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return vertices.size();
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}
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/* 新增頂點 */
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public void addVertex(int val) {
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int n = size();
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// 向頂點串列中新增新頂點的值
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vertices.add(val);
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// 在鄰接矩陣中新增一行
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List<Integer> newRow = new ArrayList<>(n);
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for (int j = 0; j < n; j++) {
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newRow.add(0);
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}
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adjMat.add(newRow);
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// 在鄰接矩陣中新增一列
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for (List<Integer> row : adjMat) {
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row.add(0);
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}
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}
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/* 刪除頂點 */
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public void removeVertex(int index) {
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if (index >= size())
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throw new IndexOutOfBoundsException();
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// 在頂點串列中移除索引 index 的頂點
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vertices.remove(index);
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// 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的行
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adjMat.remove(index);
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// 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的列
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for (List<Integer> row : adjMat) {
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row.remove(index);
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}
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}
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/* 新增邊 */
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// 參數 i, j 對應 vertices 元素索引
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public void addEdge(int i, int j) {
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// 索引越界與相等處理
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if (i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j)
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throw new IndexOutOfBoundsException();
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// 在無向圖中，鄰接矩陣關於主對角線對稱，即滿足 (i, j) == (j, i)
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adjMat.get(i).set(j, 1);
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adjMat.get(j).set(i, 1);
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}
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/* 刪除邊 */
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// 參數 i, j 對應 vertices 元素索引
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public void removeEdge(int i, int j) {
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// 索引越界與相等處理
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if (i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j)
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throw new IndexOutOfBoundsException();
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adjMat.get(i).set(j, 0);
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adjMat.get(j).set(i, 0);
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}
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/* 列印鄰接矩陣 */
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public void print() {
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System.out.print("頂點串列 = ");
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System.out.println(vertices);
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System.out.println("鄰接矩陣 =");
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PrintUtil.printMatrix(adjMat);
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}
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}
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public class graph_adjacency_matrix {
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public static void main(String[] args) {
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/* 初始化無向圖 */
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// 請注意，edges 元素代表頂點索引，即對應 vertices 元素索引
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int[] vertices = { 1, 3, 2, 5, 4 };
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int[][] edges = { { 0, 1 }, { 0, 3 }, { 1, 2 }, { 2, 3 }, { 2, 4 }, { 3, 4 } };
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GraphAdjMat graph = new GraphAdjMat(vertices, edges);
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System.out.println("\n初始化後，圖為");
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graph.print();
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/* 新增邊 */
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// 頂點 1, 2 的索引分別為 0, 2
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graph.addEdge(0, 2);
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System.out.println("\n新增邊 1-2 後，圖為");
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graph.print();
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/* 刪除邊 */
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// 頂點 1, 3 的索引分別為 0, 1
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graph.removeEdge(0, 1);
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System.out.println("\n刪除邊 1-3 後，圖為");
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graph.print();
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/* 新增頂點 */
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graph.addVertex(6);
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System.out.println("\n新增頂點 6 後，圖為");
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graph.print();
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/* 刪除頂點 */
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// 頂點 3 的索引為 1
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graph.removeVertex(1);
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System.out.println("\n刪除頂點 3 後，圖為");
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graph.print();
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}
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}
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