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ja/codes/swift/chapter_graph/graph_adjacency_matrix.swift

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+/**
+ * File: graph_adjacency_matrix.swift
+ * Created Time: 2023-02-01
+ * Author: nuomi1 (nuomi1@qq.com)
+ */
+
+import utils
+
+/* 隣接行列に基づく無向グラフクラス */
+class GraphAdjMat {
+    private var vertices: [Int] // 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
+    private var adjMat: [[Int]] // 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
+
+    /* コンストラクタ */
+    init(vertices: [Int], edges: [[Int]]) {
+        self.vertices = []
+        adjMat = []
+        // 頂点を追加
+        for val in vertices {
+            addVertex(val: 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 e in edges {
+            addEdge(i: e[0], j: e[1])
+        }
+    }
+
+    /* 頂点数を取得 */
+    func size() -> Int {
+        vertices.count
+    }
+
+    /* 頂点を追加 */
+    func addVertex(val: Int) {
+        let n = size()
+        // 頂点リストに新しい頂点の値を追加
+        vertices.append(val)
+        // 隣接行列に 1 行追加
+        let newRow = Array(repeating: 0, count: n)
+        adjMat.append(newRow)
+        // 隣接行列に 1 列追加
+        for i in adjMat.indices {
+            adjMat[i].append(0)
+        }
+    }
+
+    /* 頂点を削除 */
+    func removeVertex(index: Int) {
+        if index >= size() {
+            fatalError("範囲外")
+        }
+        // 頂点リストから index の頂点を削除する
+        vertices.remove(at: index)
+        // 隣接行列で index 行を削除する
+        adjMat.remove(at: index)
+        // 隣接行列で index 列を削除する
+        for i in adjMat.indices {
+            adjMat[i].remove(at: index)
+        }
+    }
+
+    /* 辺を追加 */
+    // 引数 i, j は vertices の要素インデックスに対応する
+    func addEdge(i: Int, j: Int) {
+        // インデックスの範囲外と等値の処理
+        if i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j {
+            fatalError("範囲外")
+        }
+        // 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
+        adjMat[i][j] = 1
+        adjMat[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
+    func removeEdge(i: Int, j: Int) {
+        // インデックスの範囲外と等値の処理
+        if i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j {
+            fatalError("範囲外")
+        }
+        adjMat[i][j] = 0
+        adjMat[j][i] = 0
+    }
+
+    /* 隣接行列を出力 */
+    func print() {
+        Swift.print("頂点リスト = ", terminator: "")
+        Swift.print(vertices)
+        Swift.print("隣接行列 =")
+        PrintUtil.printMatrix(matrix: adjMat)
+    }
+}
+
+@main
+enum GraphAdjacencyMatrix {
+    /* Driver Code */
+    static func 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 = [1, 3, 2, 5, 4]
+        let edges = [[0, 1], [1, 2], [2, 3], [0, 3], [2, 4], [3, 4]]
+        let graph = GraphAdjMat(vertices: vertices, edges: edges)
+        print("\n初期化後のグラフ")
+        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.addEdge(i: 0, j: 2)
+        print("\n辺 1-2 を追加後のグラフ")
+        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.removeEdge(i: 0, j: 1)
+        print("\n辺 1-3 を削除後のグラフ")
+        graph.print()
+
+        /* 頂点を追加 */
+        graph.addVertex(val: 6)
+        print("\n頂点 6 を追加後のグラフ")
+        graph.print()
+
+        /* 頂点を削除 */
+        // 頂点 3 のインデックスは 1
+        graph.removeVertex(index: 1)
+        print("\n頂点 3 を削除後のグラフ")
+        graph.print()
+    }
+}