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feat: Traditional Chinese version (#1163)
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Yudong Jin
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/**
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* File: graph_adjacency_list.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 java.util.*;
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import utils.*;
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/* 基於鄰接表實現的無向圖類別 */
|
||||
class GraphAdjList {
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||||
// 鄰接表，key：頂點，value：該頂點的所有鄰接頂點
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||||
Map<Vertex, List<Vertex>> adjList;
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/* 建構子 */
|
||||
public GraphAdjList(Vertex[][] edges) {
|
||||
this.adjList = new HashMap<>();
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||||
// 新增所有頂點和邊
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||||
for (Vertex[] edge : edges) {
|
||||
addVertex(edge[0]);
|
||||
addVertex(edge[1]);
|
||||
addEdge(edge[0], edge[1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
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|
||||
/* 獲取頂點數量 */
|
||||
public int size() {
|
||||
return adjList.size();
|
||||
}
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|
||||
/* 新增邊 */
|
||||
public void addEdge(Vertex vet1, Vertex vet2) {
|
||||
if (!adjList.containsKey(vet1) || !adjList.containsKey(vet2) || vet1 == vet2)
|
||||
throw new IllegalArgumentException();
|
||||
// 新增邊 vet1 - vet2
|
||||
adjList.get(vet1).add(vet2);
|
||||
adjList.get(vet2).add(vet1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 刪除邊 */
|
||||
public void removeEdge(Vertex vet1, Vertex vet2) {
|
||||
if (!adjList.containsKey(vet1) || !adjList.containsKey(vet2) || vet1 == vet2)
|
||||
throw new IllegalArgumentException();
|
||||
// 刪除邊 vet1 - vet2
|
||||
adjList.get(vet1).remove(vet2);
|
||||
adjList.get(vet2).remove(vet1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 新增頂點 */
|
||||
public void addVertex(Vertex vet) {
|
||||
if (adjList.containsKey(vet))
|
||||
return;
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||||
// 在鄰接表中新增一個新鏈結串列
|
||||
adjList.put(vet, new ArrayList<>());
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 刪除頂點 */
|
||||
public void removeVertex(Vertex vet) {
|
||||
if (!adjList.containsKey(vet))
|
||||
throw new IllegalArgumentException();
|
||||
// 在鄰接表中刪除頂點 vet 對應的鏈結串列
|
||||
adjList.remove(vet);
|
||||
// 走訪其他頂點的鏈結串列，刪除所有包含 vet 的邊
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||||
for (List<Vertex> list : adjList.values()) {
|
||||
list.remove(vet);
|
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}
|
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}
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||||
/* 列印鄰接表 */
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public void print() {
|
||||
System.out.println("鄰接表 =");
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for (Map.Entry<Vertex, List<Vertex>> pair : adjList.entrySet()) {
|
||||
List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
|
||||
for (Vertex vertex : pair.getValue())
|
||||
tmp.add(vertex.val);
|
||||
System.out.println(pair.getKey().val + ": " + tmp + ",");
|
||||
}
|
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}
|
||||
}
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||||
public class graph_adjacency_list {
|
||||
public static void main(String[] args) {
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||||
/* 初始化無向圖 */
|
||||
Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[] { 1, 3, 2, 5, 4 });
|
||||
Vertex[][] edges = { { v[0], v[1] }, { v[0], v[3] }, { v[1], v[2] },
|
||||
{ v[2], v[3] }, { v[2], v[4] }, { v[3], v[4] } };
|
||||
GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges);
|
||||
System.out.println("\n初始化後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 新增邊 */
|
||||
// 頂點 1, 2 即 v[0], v[2]
|
||||
graph.addEdge(v[0], v[2]);
|
||||
System.out.println("\n新增邊 1-2 後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 刪除邊 */
|
||||
// 頂點 1, 3 即 v[0], v[1]
|
||||
graph.removeEdge(v[0], v[1]);
|
||||
System.out.println("\n刪除邊 1-3 後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 新增頂點 */
|
||||
Vertex v5 = new Vertex(6);
|
||||
graph.addVertex(v5);
|
||||
System.out.println("\n新增頂點 6 後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 刪除頂點 */
|
||||
// 頂點 3 即 v[1]
|
||||
graph.removeVertex(v[1]);
|
||||
System.out.println("\n刪除頂點 3 後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,131 @@
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/**
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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;
|
||||
|
||||
import utils.*;
|
||||
import java.util.*;
|
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|
||||
/* 基於鄰接矩陣實現的無向圖類別 */
|
||||
class GraphAdjMat {
|
||||
List<Integer> vertices; // 頂點串列，元素代表“頂點值”，索引代表“頂點索引”
|
||||
List<List<Integer>> adjMat; // 鄰接矩陣，行列索引對應“頂點索引”
|
||||
|
||||
/* 建構子 */
|
||||
public GraphAdjMat(int[] vertices, int[][] edges) {
|
||||
this.vertices = new ArrayList<>();
|
||||
this.adjMat = new ArrayList<>();
|
||||
// 新增頂點
|
||||
for (int val : vertices) {
|
||||
addVertex(val);
|
||||
}
|
||||
// 新增邊
|
||||
// 請注意，edges 元素代表頂點索引，即對應 vertices 元素索引
|
||||
for (int[] e : edges) {
|
||||
addEdge(e[0], e[1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 獲取頂點數量 */
|
||||
public int size() {
|
||||
return vertices.size();
|
||||
}
|
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|
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/* 新增頂點 */
|
||||
public void addVertex(int val) {
|
||||
int n = size();
|
||||
// 向頂點串列中新增新頂點的值
|
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vertices.add(val);
|
||||
// 在鄰接矩陣中新增一行
|
||||
List<Integer> newRow = new ArrayList<>(n);
|
||||
for (int j = 0; j < n; j++) {
|
||||
newRow.add(0);
|
||||
}
|
||||
adjMat.add(newRow);
|
||||
// 在鄰接矩陣中新增一列
|
||||
for (List<Integer> row : adjMat) {
|
||||
row.add(0);
|
||||
}
|
||||
}
|
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|
||||
/* 刪除頂點 */
|
||||
public void removeVertex(int index) {
|
||||
if (index >= size())
|
||||
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);
|
||||
// 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的行
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adjMat.remove(index);
|
||||
// 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的列
|
||||
for (List<Integer> row : adjMat) {
|
||||
row.remove(index);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 新增邊 */
|
||||
// 參數 i, j 對應 vertices 元素索引
|
||||
public void addEdge(int i, int j) {
|
||||
// 索引越界與相等處理
|
||||
if (i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j)
|
||||
throw new IndexOutOfBoundsException();
|
||||
// 在無向圖中，鄰接矩陣關於主對角線對稱，即滿足 (i, j) == (j, i)
|
||||
adjMat.get(i).set(j, 1);
|
||||
adjMat.get(j).set(i, 1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 刪除邊 */
|
||||
// 參數 i, j 對應 vertices 元素索引
|
||||
public void removeEdge(int i, int j) {
|
||||
// 索引越界與相等處理
|
||||
if (i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j)
|
||||
throw new IndexOutOfBoundsException();
|
||||
adjMat.get(i).set(j, 0);
|
||||
adjMat.get(j).set(i, 0);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 列印鄰接矩陣 */
|
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public void print() {
|
||||
System.out.print("頂點串列 = ");
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System.out.println(vertices);
|
||||
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 */
|
||||
// 請注意，edges 元素代表頂點索引，即對應 vertices 元素索引
|
||||
int[] vertices = { 1, 3, 2, 5, 4 };
|
||||
int[][] edges = { { 0, 1 }, { 0, 3 }, { 1, 2 }, { 2, 3 }, { 2, 4 }, { 3, 4 } };
|
||||
GraphAdjMat graph = new GraphAdjMat(vertices, edges);
|
||||
System.out.println("\n初始化後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 新增邊 */
|
||||
// 頂點 1, 2 的索引分別為 0, 2
|
||||
graph.addEdge(0, 2);
|
||||
System.out.println("\n新增邊 1-2 後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 刪除邊 */
|
||||
// 頂點 1, 3 的索引分別為 0, 1
|
||||
graph.removeEdge(0, 1);
|
||||
System.out.println("\n刪除邊 1-3 後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 新增頂點 */
|
||||
graph.addVertex(6);
|
||||
System.out.println("\n新增頂點 6 後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 刪除頂點 */
|
||||
// 頂點 3 的索引為 1
|
||||
graph.removeVertex(1);
|
||||
System.out.println("\n刪除頂點 3 後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
}
|
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}
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||||
@@ -0,0 +1,55 @@
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/**
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||||
* File: graph_bfs.java
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* Created Time: 2023-02-12
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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 java.util.*;
|
||||
import utils.*;
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|
||||
public class graph_bfs {
|
||||
/* 廣度優先走訪 */
|
||||
// 使用鄰接表來表示圖，以便獲取指定頂點的所有鄰接頂點
|
||||
static List<Vertex> graphBFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet) {
|
||||
// 頂點走訪序列
|
||||
List<Vertex> res = new ArrayList<>();
|
||||
// 雜湊表，用於記錄已被訪問過的頂點
|
||||
Set<Vertex> visited = new HashSet<>();
|
||||
visited.add(startVet);
|
||||
// 佇列用於實現 BFS
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Queue<Vertex> que = new LinkedList<>();
|
||||
que.offer(startVet);
|
||||
// 以頂點 vet 為起點，迴圈直至訪問完所有頂點
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while (!que.isEmpty()) {
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||||
Vertex vet = que.poll(); // 佇列首頂點出隊
|
||||
res.add(vet); // 記錄訪問頂點
|
||||
// 走訪該頂點的所有鄰接頂點
|
||||
for (Vertex adjVet : graph.adjList.get(vet)) {
|
||||
if (visited.contains(adjVet))
|
||||
continue; // 跳過已被訪問的頂點
|
||||
que.offer(adjVet); // 只入列未訪問的頂點
|
||||
visited.add(adjVet); // 標記該頂點已被訪問
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// 返回頂點走訪序列
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
/* 初始化無向圖 */
|
||||
Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 });
|
||||
Vertex[][] edges = { { v[0], v[1] }, { v[0], v[3] }, { v[1], v[2] }, { v[1], v[4] },
|
||||
{ v[2], v[5] }, { v[3], v[4] }, { v[3], v[6] }, { v[4], v[5] },
|
||||
{ v[4], v[7] }, { v[5], v[8] }, { v[6], v[7] }, { v[7], v[8] } };
|
||||
GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges);
|
||||
System.out.println("\n初始化後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 廣度優先走訪 */
|
||||
List<Vertex> res = graphBFS(graph, v[0]);
|
||||
System.out.println("\n廣度優先走訪（BFS）頂點序列為");
|
||||
System.out.println(Vertex.vetsToVals(res));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,51 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: graph_dfs.java
|
||||
* Created Time: 2023-02-12
|
||||
* Author: krahets (krahets@163.com)
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||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_graph;
|
||||
|
||||
import java.util.*;
|
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import utils.*;
|
||||
|
||||
public class graph_dfs {
|
||||
/* 深度優先走訪輔助函式 */
|
||||
static void dfs(GraphAdjList graph, Set<Vertex> visited, List<Vertex> res, Vertex vet) {
|
||||
res.add(vet); // 記錄訪問頂點
|
||||
visited.add(vet); // 標記該頂點已被訪問
|
||||
// 走訪該頂點的所有鄰接頂點
|
||||
for (Vertex adjVet : graph.adjList.get(vet)) {
|
||||
if (visited.contains(adjVet))
|
||||
continue; // 跳過已被訪問的頂點
|
||||
// 遞迴訪問鄰接頂點
|
||||
dfs(graph, visited, res, adjVet);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 深度優先走訪 */
|
||||
// 使用鄰接表來表示圖，以便獲取指定頂點的所有鄰接頂點
|
||||
static List<Vertex> graphDFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet) {
|
||||
// 頂點走訪序列
|
||||
List<Vertex> res = new ArrayList<>();
|
||||
// 雜湊表，用於記錄已被訪問過的頂點
|
||||
Set<Vertex> visited = new HashSet<>();
|
||||
dfs(graph, visited, res, startVet);
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public static void main(String[] args) {
|
||||
/* 初始化無向圖 */
|
||||
Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 });
|
||||
Vertex[][] edges = { { v[0], v[1] }, { v[0], v[3] }, { v[1], v[2] },
|
||||
{ v[2], v[5] }, { v[4], v[5] }, { v[5], v[6] } };
|
||||
GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges);
|
||||
System.out.println("\n初始化後，圖為");
|
||||
graph.print();
|
||||
|
||||
/* 深度優先走訪 */
|
||||
List<Vertex> res = graphDFS(graph, v[0]);
|
||||
System.out.println("\n深度優先走訪（DFS）頂點序列為");
|
||||
System.out.println(Vertex.vetsToVals(res));
|
||||
}
|
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}
|
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