鄰接表有向圖(三)之 Java詳解

時間 2019-11-05

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前面分別介紹了鄰接表有向圖的C和C++實現，本文經過Java實現鄰接表有向圖。html

目錄
1. 鄰接表有向圖的介紹
2. 鄰接表有向圖的代碼說明
3. 鄰接表有向圖的完整源碼 java

轉載請註明出處：http://www.cnblogs.com/skywang12345/node

更多內容：數據結構與算法系列目錄git

鄰接表有向圖的介紹

鄰接表有向圖是指經過鄰接表表示的有向圖。github

上面的圖G2包含了"A,B,C,D,E,F,G"共7個頂點，並且包含了"<A,B>,<B,C>,<B,E>,<B,F>,<C,E>,<D,C>,<E,B>,<E,D>,<F,G>"共9條邊。算法

上圖右邊的矩陣是G2在內存中的鄰接表示意圖。每個頂點都包含一條鏈表，該鏈表記錄了"該頂點所對應的出邊的另外一個頂點的序號"。例如，第1個頂點(頂點B)包含的鏈表所包含的節點的數據分別是"2,4,5"；而這"2,4,5"分別對應"C,E,F"的序號，"C,E,F"都屬於B的出邊的另外一個頂點。數組

鄰接表有向圖的代碼說明

1. 基本定義數據結構

public class ListDG {
    // 鄰接表中表對應的鏈表的頂點
    private class ENode {
        int ivex;       // 該邊所指向的頂點的位置
        ENode nextEdge; // 指向下一條弧的指針
    }

    // 鄰接表中表的頂點
    private class VNode {
        char data;          // 頂點信息
        ENode firstEdge;    // 指向第一條依附該頂點的弧
    };

    private VNode[] mVexs;  // 頂點數組

    ...
}

(01) ListDG是鄰接表對應的結構體。 mVexs則是保存頂點信息的一維數組。
(02) VNode是鄰接表頂點對應的結構體。 data是頂點所包含的數據，而firstEdge是該頂點所包含鏈表的表頭指針。
(03) ENode是鄰接表頂點所包含的鏈表的節點對應的結構體。 ivex是該節點所對應的頂點在vexs中的索引，而nextEdge是指向下一個節點的。函數

2. 建立矩陣ui

這裏介紹提供了兩個建立矩陣的方法。一個是用已知數據，另外一個則須要用戶手動輸入數據。

2.1 建立圖(用已提供的矩陣)

/*
 * 建立圖(用已提供的矩陣)
 *
 * 參數說明：
 *     vexs  -- 頂點數組
 *     edges -- 邊數組
 */
public ListDG(char[] vexs, char[][] edges) {

    // 初始化"頂點數"和"邊數"
    int vlen = vexs.length;
    int elen = edges.length;

    // 初始化"頂點"
    mVexs = new VNode[vlen];
    for (int i = 0; i < mVexs.length; i++) {
        mVexs[i] = new VNode();
        mVexs[i].data = vexs[i];
        mVexs[i].firstEdge = null;
    }

    // 初始化"邊"
    for (int i = 0; i < elen; i++) {
        // 讀取邊的起始頂點和結束頂點
        char c1 = edges[i][0];
        char c2 = edges[i][1];
        // 讀取邊的起始頂點和結束頂點
        int p1 = getPosition(edges[i][0]);
        int p2 = getPosition(edges[i][1]);

        // 初始化node1
        ENode node1 = new ENode();
        node1.ivex = p2;
        // 將node1連接到"p1所在鏈表的末尾"
        if(mVexs[p1].firstEdge == null)
          mVexs[p1].firstEdge = node1;
        else
            linkLast(mVexs[p1].firstEdge, node1);
    }
}

該函數的做用是建立一個鄰接表有向圖。實際上，該方法建立的有向圖，就是上面的圖G2。該函數的調用方法以下：

char[] vexs = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
    char[][] edges = new char[][]{
        {'A', 'B'}, 
        {'B', 'C'}, 
        {'B', 'E'}, 
        {'B', 'F'}, 
        {'C', 'E'}, 
        {'D', 'C'}, 
        {'E', 'B'}, 
        {'E', 'D'}, 
        {'F', 'G'}}; 
    ListDG pG;

    pG = new ListDG(vexs, edges);

2.2 建立圖(本身輸入)

/* 
 * 建立圖(本身輸入數據)
 */
public ListDG() {

    // 輸入"頂點數"和"邊數"
    System.out.printf("input vertex number: ");
    int vlen = readInt();
    System.out.printf("input edge number: ");
    int elen = readInt();
    if ( vlen < 1 || elen < 1 || (elen > (vlen*(vlen - 1)))) {
        System.out.printf("input error: invalid parameters!\n");
        return ;
    }

    // 初始化"頂點"
    mVexs = new VNode[vlen];
    for (int i = 0; i < mVexs.length; i++) {
        System.out.printf("vertex(%d): ", i);
        mVexs[i] = new VNode();
        mVexs[i].data = readChar();
        mVexs[i].firstEdge = null;
    }

    // 初始化"邊"
    //mMatrix = new int[vlen][vlen];
    for (int i = 0; i < elen; i++) {
        // 讀取邊的起始頂點和結束頂點
        System.out.printf("edge(%d):", i);
        char c1 = readChar();
        char c2 = readChar();
        int p1 = getPosition(c1);
        int p2 = getPosition(c2);
        // 初始化node1
        ENode node1 = new ENode();
        node1.ivex = p2;
        // 將node1連接到"p1所在鏈表的末尾"
        if(mVexs[p1].firstEdge == null)
          mVexs[p1].firstEdge = node1;
        else
            linkLast(mVexs[p1].firstEdge, node1);
    }
}