美文网首页
图的表示和存储结构

图的表示和存储结构

作者: 左上偏右 | 来源:发表于2016-12-31 21:32 被阅读70次

图的表示:两种表示方法 邻接矩阵和邻接表

无向图

有向图

图的权

连通图


图的存储结构

1、邻接矩阵存储

浪费邻接矩阵

2、邻接表存储

2.1、无向图的邻接表

2.2、有向图的邻接表

2.3、带权值的邻接表

代码

1、图的基本操作

package com.dn.dijstra;

import java.util.LinkedList;

public class Graph {
    private int vertexSize;//顶点数量
    
    public int getVertexSize() {
        return vertexSize;
    }


    public void setVertexSize(int vertexSize) {
        this.vertexSize = vertexSize;
    }

    private int [] vertexs;//顶点数组
    private int[][]  matrix;
    public int[][] getMatrix() {
        return matrix;
    }


    public void setMatrix(int[][] matrix) {
        this.matrix = matrix;
    }

    private static final int MAX_WEIGHT = 1000;
    private boolean [] isVisited;
    public Graph(int vertextSize){
        this.vertexSize = vertextSize;
        matrix = new int[vertextSize][vertextSize];
        vertexs = new int[vertextSize];
        for(int i = 0;i<vertextSize;i++){
            vertexs[i] = i;
        }
        isVisited = new boolean[vertextSize];
    }
    
    /**
     * 创建图的过程
     */
    public void createGraph(){
        int [] a1 = new int[]{0,1,5,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT};
        int [] a2 = new int[]{1,0,3,7,5,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT};
        int [] a3 = new int[]{5,3,0,MAX_WEIGHT,1,7,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT};
        int [] a4 = new int[]{MAX_WEIGHT,7,MAX_WEIGHT,0,2,MAX_WEIGHT,3,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT};
        int [] a5 = new int[]{MAX_WEIGHT,5,1,2,0,3,6,9,MAX_WEIGHT};
        int [] a6 = new int[]{MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,7,MAX_WEIGHT,3,0,MAX_WEIGHT,5,MAX_WEIGHT};
        int [] a7 = new int[]{MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,3,6,MAX_WEIGHT,0,2,7};
        int [] a8 = new int[]{MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,9,5,2,0,4};
        int [] a9 = new int[]{MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,7,4,0};
        
        matrix[0] = a1;
        matrix[1] = a2;
        matrix[2] = a3;
        matrix[3] = a4;
        matrix[4] = a5;
        matrix[5] = a6;
        matrix[6] = a7;
        matrix[7] = a8;
        matrix[8] = a9;
    }
    
    /**
     * 获取某个顶点的出度
     * @return
     */
    public int getOutDegree(int index){
        int degree = 0;
        for(int j = 0;j<matrix[index].length;j++){
            int weight = matrix[index][j];
            if(weight!=0&&weight!=MAX_WEIGHT){
                degree++;
            }
        }
        return degree;
    }
    
    
    
    /**
     * 入度
     * @return
     */
    
    /**
     * 获取某个顶点的第一个邻接点
     */
    public int getFirstNeighbor(int index){
        for(int j = 0;j<vertexSize;j++){
            if(matrix[index][j]>0&&matrix[index][j]<MAX_WEIGHT){
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }
    
    /**
     * 根据前一个邻接点的下标来取得下一个邻接点
     * @param v1表示要找的顶点
     * @param v2 表示该顶点相对于哪个邻接点去获取下一个邻接点
     */
    public int getNextNeighbor(int v,int index){
        for(int j = index+1;j<vertexSize;j++){
            if(matrix[v][j]>0&&matrix[v][j]<MAX_WEIGHT){
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }
    
    /**
     * 图的深度优先遍历算法
     */
    private void depthFirstSearch(int i){
        isVisited[i] = true;
        int w = getFirstNeighbor(i);//
        while(w!=-1){
            if(!isVisited[w]){
                //需要遍历该顶点
                System.out.println("访问到了:"+w+"顶点");
                depthFirstSearch(w);
            }
            w = getNextNeighbor(i, w);//第一个相对于w的邻接点
        }
    }
    
    /**
     * 对外公开的深度优先遍历
     */
    
    public void depthFirstSearch(){
        isVisited = new boolean[vertexSize];
        for(int i = 0;i<vertexSize;i++){
            if(!isVisited[i]){
                System.out.println("访问到了:"+i+"顶点");
                depthFirstSearch(i);
            }
        }
        isVisited = new boolean[vertexSize];
    }
    
    public void broadFirstSearch(){
        isVisited = new boolean[vertexSize];
        for(int i =0;i<vertexSize;i++){
            if(!isVisited[i]){
                broadFirstSearch(i);
            }
        }
    }
    
    /**
     * 实现广度优先遍历
     * @param i
     */
    private void broadFirstSearch(int i) {
        int u,w;
        LinkedList<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
        System.out.println("访问到:"+i+"顶点");
        isVisited[i] = true;
        queue.add(i);//第一次把v0加到队列
        while(!queue.isEmpty()){
            u = (Integer)(queue.removeFirst()).intValue();
            w = getFirstNeighbor(u);
            while(w!=-1){
                if(!isVisited[w]){
                    System.out.println("访问到了:"+w+"顶点");
                    isVisited[w] = true;
                    queue.add(w);
                }
                w = getNextNeighbor(u, w);
            }
        }
    }

/**
 * prim 普里姆算法
 */
    public void prim(){
        int [] lowcost = new int[vertexSize];//最小代价顶点权值的数组,为0表示已经获取最小权值
        int [] adjvex = new int[vertexSize];//放顶点权值
        int min,minId,sum = 0;
        for(int i = 1;i<vertexSize;i++){
            lowcost[i] = matrix[0][i];
        }
        for(int i = 1;i<vertexSize;i++){
            min = MAX_WEIGHT;
            minId = 0;
            for(int j = 1;j<vertexSize;j++){
                if(lowcost[j]<min&&lowcost[j]>0){
                    min = lowcost[j];
                    minId = j;
                }
            }
            System.out.println("顶点:"+adjvex[minId]+"权值:"+min);
            sum+=min;
            lowcost[minId] = 0;
            for(int j = 1;j<vertexSize;j++){
                if(lowcost[j]!=0&&matrix[minId][j]<lowcost[j]){
                    lowcost[j] = matrix[minId][j];
                    adjvex[j] = minId;
                }
            }
        }
        System.out.println("最小生成树权值和:"+sum);
    }
    
    /**
     * 图的广度优先搜索算法
     */
    
    /**
     * 获取两个顶点之间的权值
     * @return
     */
    public int getWeight(int v1,int v2){
        int weight = matrix[v1][v2];
        return weight == 0?0:(weight == MAX_WEIGHT?-1:weight);
    }
    
    
    public int[] getVertexs() {
        return vertexs;
    }

    public void setVertexs(int[] vertexs) {
        this.vertexs = vertexs;
    }

    public static void main(String [] args){
        Graph graph = new Graph(9);
        
        int [] a1 = new int[]{0,10,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,11,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT};
        int [] a2 = new int[]{10,0,18,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,16,MAX_WEIGHT,12};
        int [] a3 = new int[]{MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,0,22,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,8};
        int [] a4 = new int[]{MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,22,0,20,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,16,21};
        int [] a5 = new int[]{MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,20,0,26,MAX_WEIGHT,7,MAX_WEIGHT};
        int [] a6 = new int[]{11,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,26,0,17,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT};
        int [] a7 = new int[]{MAX_WEIGHT,16,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,17,0,19,MAX_WEIGHT};
        int [] a8 = new int[]{MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,16,7,MAX_WEIGHT,19,0,MAX_WEIGHT};
        int [] a9 = new int[]{MAX_WEIGHT,12,8,21,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,MAX_WEIGHT,0};
        
        graph.matrix[0] = a1;
        graph.matrix[1] = a2;
        graph.matrix[2] = a3;
        graph.matrix[3] = a4;
        graph.matrix[4] = a5;
        graph.matrix[5] = a6;
        graph.matrix[6] = a7;
        graph.matrix[7] = a8;
        graph.matrix[8] = a9;
        
//      int degree = graph.getOutDegree(4);
//      System.out.println("vo的出度:"+degree);
//      System.out.println("权值:"+graph.getWeight(2,3));
//      graph.depthFirstSearch();
//      graph.broadFirstSearch();
        graph.prim();
    }
}

相关文章

  • 图的表示和存储结构

    图的表示:两种表示方法 邻接矩阵和邻接表 无向图 有向图 图的权 连通图 度 图的存储结构 1、邻接矩阵存储 浪...

  • [图]图和图遍历(BFS和DFS)(一)

    1. 图的存储结构 常见的图存储结构主要分为邻接矩阵和邻接表两种。 1.1 图的邻接矩阵表示: 图结构: 图的创建...

  • 图论(三)图的创建

    前言 如果要用图来解决问题,首先我们必须采用某种数据结构来存储和表示“图”。相对于数组、链表等来说,图的存储结构就...

  • 图的存储结构:邻接矩阵与邻接表

    图的存储结构 由于图结构比较复杂,无法用简单的顺序存储结构来表示。而多重链表的方式,即以一个数据域和多个指针域组成...

  • 数据结构——图

    1、图的概念 2、图的抽象数据类型 3、图的存储结构 图的邻接矩阵表示 邻接矩阵的代码表示

  • 算法

    1.图的存储结构 邻接矩阵表示法 便于运算邻接表表示法 对于稀疏图来讲,更节省存储空间十字链表邻接多重表 ...

  • 第十九讲 数据结构之图(二)

    图的存储结构 邻接矩阵 图的邻接矩阵(Adjacency Matrix)存储方式是用两个数组来表示图。一个一维数组...

  • 数据结构——图的存储

    1 存储 1.1 数组表示法(邻接矩阵) 1.1.1 说明 图没有顺序存储结构,但可以借助二维数组来表示元素间的关...

  • Leetcode 存档点(1)-- 课程表II

    课程表II 这道题的基本思想是和拓扑排序相关联的,属于一个图的问题 图的存储结构 邻接矩阵表示法 邻接表表示法 拓...

  • 数据结构课程 第十周 图

    定义和基本术语 案例引入 图的类型定义 图的存储结构 1数组(邻接矩阵)表示法 邻接矩阵的建立 邻接矩阵的优缺点 ...

网友评论

      本文标题:图的表示和存储结构

      本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/dedbvttx.html