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C#
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* File: graph_adjacency_matrix.cs
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* Created Time: 2023-02-06
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* Author: zjkung1123 (zjkung1123@gmail.com)
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*/
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namespace hello_algo.chapter_graph;
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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<int> 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<int>> 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 = [];
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this.adjMat = [];
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// 新增頂點
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foreach (int val in 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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foreach (int[] e in 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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int Size() {
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return vertices.Count;
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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<int> newRow = new(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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foreach (List<int> row in 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 IndexOutOfRangeException();
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// 在頂點串列中移除索引 index 的頂點
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vertices.RemoveAt(index);
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// 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的行
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adjMat.RemoveAt(index);
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// 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的列
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foreach (List<int> row in adjMat) {
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row.RemoveAt(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 IndexOutOfRangeException();
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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[i][j] = 1;
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adjMat[j][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 IndexOutOfRangeException();
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adjMat[i][j] = 0;
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adjMat[j][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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Console.Write("頂點串列 = ");
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PrintUtil.PrintList(vertices);
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Console.WriteLine("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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[Test]
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public void Test() {
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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 =
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[
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[0, 1],
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[0, 3],
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[1, 2],
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[2, 3],
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||
[2, 4],
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[3, 4]
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];
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GraphAdjMat graph = new(vertices, edges);
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Console.WriteLine("\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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Console.WriteLine("\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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Console.WriteLine("\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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Console.WriteLine("\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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Console.WriteLine("\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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