Add the chapter of Graph (#303)

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codes/java/chapter_graph/graph_adjacency_list.java

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+/**
+ * File: graph_adjacency_matrix.java
+ * Created Time: 2023-01-26
+ * Author: Krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+package chapter_graph;
+
+import java.util.*;
+
+/* 顶点类 */
+class Vertex {
+    int val;
+    public Vertex(int val) {
+        this.val = val;
+    }
+}
+
+/* 基于邻接表实现的无向图类 */
+class GraphAdjList {
+    // 请注意，vertices 和 adjList 中存储的都是 Vertex 对象
+    Map<Vertex, Set<Vertex>> adjList; // 邻接表（使用哈希表实现）
+
+    /* 构造函数 */
+    public GraphAdjList(Vertex[][] edges) {
+        this.adjList = new HashMap<>();
+        // 添加所有顶点和边
+        for (Vertex[] edge : edges) {
+            addVertex(edge[0]);
+            addVertex(edge[1]);
+            addEdge(edge[0], edge[1]);
+        }
+    }
+
+    /* 获取顶点数量 */
+    public int size() {
+        return adjList.size();
+    }
+
+    /* 添加边 */
+    public void addEdge(Vertex vet1, Vertex vet2) {
+        if (!adjList.containsKey(vet1) || !adjList.containsKey(vet2) || vet1 == vet2)
+            throw new IllegalArgumentException();
+        // 添加边 vet1 - vet2
+        adjList.get(vet1).add(vet2);
+        adjList.get(vet2).add(vet1);
+    }
+
+    /* 删除边 */
+    public void removeEdge(Vertex vet1, Vertex vet2) {
+        if (!adjList.containsKey(vet1) || !adjList.containsKey(vet2) || vet1 == vet2)
+            throw new IllegalArgumentException();
+        // 删除边 vet1 - vet2
+        adjList.get(vet1).remove(vet2);
+        adjList.get(vet2).remove(vet1);
+    }
+
+    /* 添加顶点 */
+    public void addVertex(Vertex vet) {
+        if (adjList.containsKey(vet))
+            return;
+        // 在邻接表中添加一个新链表（即 HashSet）
+        adjList.put(vet, new HashSet<>());
+    }
+
+    /* 删除顶点 */
+    public void removeVertex(Vertex vet) {
+        if (!adjList.containsKey(vet))
+            throw new IllegalArgumentException();
+        // 在邻接表中删除顶点 vet 对应的链表（即 HashSet）
+        adjList.remove(vet);
+        // 遍历其它顶点的链表（即 HashSet），删除所有包含 vet 的边
+        for (Set<Vertex> set : adjList.values()) {
+            set.remove(vet);
+        }
+    }
+
+    /* 打印邻接表 */
+    public void print() {
+        System.out.println("邻接表 =");
+        for (Map.Entry<Vertex, Set<Vertex>> entry : adjList.entrySet()) {
+            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
+            for (Vertex vertex : entry.getValue())
+                tmp.add(vertex.val);
+            System.out.println(entry.getKey().val + ": " + tmp + ",");
+        }
+    }
+}
+
+public class graph_adjacency_list {
+    public static void main(String[] args) {
+        /* 初始化无向图 */
+        Vertex v0 = new Vertex(1),
+               v1 = new Vertex(3),
+               v2 = new Vertex(2),
+               v3 = new Vertex(5),
+               v4 = new Vertex(4);
+        Vertex[][] edges = { { v0, v1 }, { v1, v2 }, { v2, v3 }, { v0, v3 }, { v2, v4 }, { v3, v4 } };
+        GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges);
+        System.out.println("\n初始化后，图为");
+        graph.print();
+
+        /* 添加边 */
+        // 顶点 1, 2 即 v0, v2
+        graph.addEdge(v0, v2);
+        System.out.println("\n添加边 1-2 后，图为");
+        graph.print();
+
+        /* 删除边 */
+        // 顶点 1, 3 即 v0, v1
+        graph.removeEdge(v0, v1);
+        System.out.println("\n删除边 1-3 后，图为");
+        graph.print();
+
+        /* 添加顶点 */
+        Vertex v5 = new Vertex(6);
+        graph.addVertex(v5);
+        System.out.println("\n添加顶点 6 后，图为");
+        graph.print();
+
+        /* 删除顶点 */
+        // 顶点 3 即 v1
+        graph.removeVertex(v1);
+        System.out.println("\n删除顶点 3 后，图为");
+        graph.print();
+    }
+}