java計算圖兩點(diǎn)之間的所有路徑
本文實(shí)例為大家分享了java計算圖兩點(diǎn)之間的所有路徑的具體代碼,供大家參考,具體內(nèi)容如下
1.給定圖如下:
2.求0到3之間可達(dá)的所有路徑
這里問題就是關(guān)于搜索遍歷的問題,但其中需要注意到不能產(chǎn)生回路或環(huán).
算法描述如下:
top_node:當(dāng)前棧頂元素
adjvex_node;當(dāng)前top_node已經(jīng)訪問的鄰接點(diǎn)
next_node:即將訪問的元素(top_node的第adjvex_node個鄰接點(diǎn)所對應(yīng)的元素)
找出所有路徑采用的是遍歷的方法,以“深度優(yōu)先”算法為基礎(chǔ)。從源點(diǎn)出發(fā),先到源點(diǎn)的第一個鄰接點(diǎn)N00,再到N00的第一個鄰接點(diǎn)N10,再到N10的第一個鄰接點(diǎn)N20...當(dāng)遍歷到目標(biāo)點(diǎn)時表明找到一條路徑。
上述代碼的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為一個棧,主要步驟:
①源點(diǎn)先入棧,并進(jìn)行標(biāo)記
②獲取棧頂元素top_node,如果棧頂為終點(diǎn)時,即找到一條路徑,棧頂元素top_node出棧,此時adjvex_node=top_node,新的棧頂元素為top_node,否則執(zhí)行③
③從top_node的所有鄰接點(diǎn)中,從adjvex_node為起點(diǎn),選取下一個鄰接點(diǎn)next_node;如果該元素非空,則入棧,使得adjvex_node=-1,(adjvex_node=-1代表top_node的鄰接點(diǎn)一個還沒有訪問)做入棧標(biāo)記。否則代表沒有后續(xù)節(jié)點(diǎn)了,此時必須出棧棧頂元素,并置adjvex_node為該棧頂元素,并做出棧標(biāo)記。
④為避免回路,已入棧元素要記錄,選取新入棧頂點(diǎn)時應(yīng)跳過已入棧的頂點(diǎn),當(dāng)棧為空時,遍歷完成
3.java代碼實(shí)現(xiàn)
1)圖結(jié)構(gòu)
點(diǎn)表
public class Vertex { //存放點(diǎn)信息 public int data; //與該點(diǎn)鄰接的第一個邊節(jié)點(diǎn) public Edge firstEdge; }
邊表(代表與點(diǎn)相連的點(diǎn)的集合)
//邊節(jié)點(diǎn) public class Edge { //對應(yīng)的點(diǎn)下表 public int vertexId; //邊的權(quán)重 public int weight; //下一個邊節(jié)點(diǎn) public Edge next; //getter and setter自行補(bǔ)充 }
2).算法實(shí)現(xiàn)
import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.Stack; public class graph { public Vertex[] vertexList; //存放點(diǎn)的集合 public graph(int vertexNum){ this.vertexNum=vertexNum; vertexList=new Vertex[vertexNum]; } //點(diǎn)個數(shù) public int vertexNum; //邊個數(shù) public int edgeLength; public void initVertext(int datas[]){ for(int i=0;i<vertexNum;i++){ Vertex vertext=new Vertex(); vertext.data=datas[i]; vertext.firstEdge=null; vertexList[i]=vertext; //System.out.println("i"+vertexList[i]); } isVisited=new boolean[vertexNum]; for(int i=0;i<isVisited.length;i++){ isVisited[i]=false; } } //針對x節(jié)點(diǎn)添加邊節(jié)點(diǎn)y public void addEdge(int x,int y,int weight){ Edge edge=new Edge(); edge.setVertexId(y); edge.setWeight(weight); //第一個邊節(jié)點(diǎn) System.out.println(vertexList.length); if(null==vertexList[x].firstEdge){ vertexList[x].firstEdge=edge; edge.setNext(null); } //不是第一個邊節(jié)點(diǎn),則采用頭插法 else{ edge.next=vertexList[x].firstEdge; vertexList[x].firstEdge=edge; } } //得到x的鄰接點(diǎn)為y的后一個鄰接點(diǎn)位置,為-1說明沒有找到 public int getNextNode(int x,int y){ int next_node=-1; Edge edge=vertexList[x].firstEdge; if(null!=edge&&y==-1){ int n=edge.vertexId; //元素還不在stack中 if(!states.get(n)) return n; return -1; } while(null!=edge){ //節(jié)點(diǎn)未訪問 if(edge.vertexId==y){ if(null!=edge.next){ next_node=edge.next.vertexId; if(!states.get(next_node)) return next_node; } else return -1; } edge=edge.next; } return -1; } //代表某節(jié)點(diǎn)是否在stack中,避免產(chǎn)生回路 public Map<Integer,Boolean> states=new HashMap(); //存放放入stack中的節(jié)點(diǎn) public Stack<Integer> stack=new Stack(); //輸出2個節(jié)點(diǎn)之間的輸出路徑 public void visit(int x,int y){ //初始化所有節(jié)點(diǎn)在stack中的情況 for(int i=0;i<vertexNum;i++){ states.put(i,false); } //stack top元素 int top_node; //存放當(dāng)前top元素已經(jīng)訪問過的鄰接點(diǎn),若不存在則置-1,此時代表訪問該top元素的第一個鄰接點(diǎn) int adjvex_node=-1; int next_node; stack.add(x); states.put(x,true); while(!stack.isEmpty()){ top_node=stack.peek(); //找到需要訪問的節(jié)點(diǎn) if(top_node==y){ //打印該路徑 printPath(); adjvex_node=stack.pop(); states.put(adjvex_node,false); } else{ //訪問top_node的第advex_node個鄰接點(diǎn) next_node=getNextNode(top_node,adjvex_node); if(next_node!=-1){ stack.push(next_node); //置當(dāng)前節(jié)點(diǎn)訪問狀態(tài)為已在stack中 states.put(next_node,true); //臨接點(diǎn)重置 adjvex_node=-1; } //不存在臨接點(diǎn),將stack top元素退出 else{ //當(dāng)前已經(jīng)訪問過了top_node的第adjvex_node鄰接點(diǎn) adjvex_node=stack.pop(); //不在stack中 states.put(adjvex_node,false); } } } } //打印stack中信息,即路徑信息 public void printPath(){ StringBuilder sb=new StringBuilder(); for(Integer i :stack){ sb.append(i+"->"); } sb.delete(sb.length()-2,sb.length()); System.out.println(sb.toString()); } public static void main(String[]args){ graph g=new graph(5); g.initVertext(new int[]{1,2,3,4,4}); //System.out.println(g.vertexList[0]); g.addEdge(0,1,1); g.addEdge(0,2,3); g.addEdge(0,3,4); g.addEdge(1,2,1); g.addEdge(2,0,1); g.addEdge(2,3,1); g.addEdge(1,3,2); g.visit(0,3); } }
執(zhí)行結(jié)果如下:
0->3
0->2->3
0->1->2->3
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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