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ja/codes/rust/chapter_graph/graph_adjacency_matrix.rs

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+/*
+ * File: graph_adjacency_matrix.rs
+ * Created Time: 2023-07-12
+ * Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
+ */
+
+/* 隣接行列に基づく無向グラフ型 */
+pub struct GraphAdjMat {
+    // 頂点リスト。要素は「頂点値」、インデックスは「頂点インデックス」を表す
+    pub vertices: Vec<i32>,
+    // 隣接行列。行・列のインデックスは「頂点インデックス」に対応
+    pub adj_mat: Vec<Vec<i32>>,
+}
+
+impl GraphAdjMat {
+    /* コンストラクタ */
+    pub fn new(vertices: Vec<i32>, edges: Vec<[usize; 2]>) -> Self {
+        let mut graph = GraphAdjMat {
+            vertices: vec![],
+            adj_mat: vec![],
+        };
+        // 頂点を追加
+        for val in vertices {
+            graph.add_vertex(val);
+        }
+        // 辺を追加
+        // 注意：edges の各要素は頂点インデックスを表し、vertices の要素インデックスに対応する
+        for edge in edges {
+            graph.add_edge(edge[0], edge[1])
+        }
+
+        graph
+    }
+
+    /* 頂点数を取得 */
+    pub fn size(&self) -> usize {
+        self.vertices.len()
+    }
+
+    /* 頂点を追加 */
+    pub fn add_vertex(&mut self, val: i32) {
+        let n = self.size();
+        // 頂点リストに新しい頂点の値を追加
+        self.vertices.push(val);
+        // 隣接行列に 1 行追加
+        self.adj_mat.push(vec![0; n]);
+        // 隣接行列に 1 列追加
+        for row in self.adj_mat.iter_mut() {
+            row.push(0);
+        }
+    }
+
+    /* 頂点を削除 */
+    pub fn remove_vertex(&mut self, index: usize) {
+        if index >= self.size() {
+            panic!("index error")
+        }
+        // 頂点リストから index の頂点を削除する
+        self.vertices.remove(index);
+        // 隣接行列で index 行を削除する
+        self.adj_mat.remove(index);
+        // 隣接行列で index 列を削除する
+        for row in self.adj_mat.iter_mut() {
+            row.remove(index);
+        }
+    }
+
+    /* 辺を追加 */
+    pub fn add_edge(&mut self, i: usize, j: usize) {
+        // パラメータ i, j は vertices の要素インデックスに対応する
+        // 範囲外と同値の場合の処理
+        if i >= self.size() || j >= self.size() || i == j {
+            panic!("index error")
+        }
+        // 無向グラフでは、隣接行列は主対角線に関して対称、すなわち (i, j) == (j, i) を満たす
+        self.adj_mat[i][j] = 1;
+        self.adj_mat[j][i] = 1;
+    }
+
+    /* 辺を削除 */
+    // 引数 i, j は vertices の要素インデックスに対応する
+    pub fn remove_edge(&mut self, i: usize, j: usize) {
+        // パラメータ i, j は vertices の要素インデックスに対応する
+        // 範囲外と同値の場合の処理
+        if i >= self.size() || j >= self.size() || i == j {
+            panic!("index error")
+        }
+        self.adj_mat[i][j] = 0;
+        self.adj_mat[j][i] = 0;
+    }
+
+    /* 隣接行列を出力 */
+    pub fn print(&self) {
+        println!("頂点リスト = {:?}", self.vertices);
+        println!("隣接行列 =");
+        println!("[");
+        for row in &self.adj_mat {
+            println!("  {:?},", row);
+        }
+        println!("]")
+    }
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    /* 無向グラフを初期化 */
+    // edges の要素は頂点インデックス、すなわち vertices の要素インデックスに対応する点に注意
+    let vertices = vec![1, 3, 2, 5, 4];
+    let edges = vec![[0, 1], [0, 3], [1, 2], [2, 3], [2, 4], [3, 4]];
+    let mut graph = GraphAdjMat::new(vertices, edges);
+    println!("\n初期化後、グラフは");
+    graph.print();
+
+    /* 辺を追加 */
+    // 頂点 1, 2 のインデックスはそれぞれ 0, 2
+    graph.add_edge(0, 2);
+    println!("\n辺 1-2 を追加した後、グラフは");
+    graph.print();
+
+    /* 辺を削除 */
+    // 頂点 1, 3 のインデックスはそれぞれ 0, 1
+    graph.remove_edge(0, 1);
+    println!("\n辺 1-3 を削除した後、グラフは");
+    graph.print();
+
+    /* 頂点を追加 */
+    graph.add_vertex(6);
+    println!("\n頂点 6 を追加した後、グラフは");
+    graph.print();
+
+    /* 頂点を削除 */
+    // 頂点 3 のインデックスは 1
+    graph.remove_vertex(1);
+    println!("\n頂点 3 を削除した後、グラフは");
+    graph.print();
+}