数据结构图之java实现

一、 图的定义

图G由两个集合V和E组成，记为G=(V,E)，其中， V是顶点(数据元素)的有穷非空集合，E是V中顶点偶对的有穷集合，这些顶点偶对称为边 。

（1）图的种类：

1. 有向图
2. 无向图

（2）权和网：
权：图中的边可标上具有某种含义的数值，该数值称为边上的权。
网：权可表示为从一个顶点到另一顶点的距离或耗费，这种边带权的图称网（网络）。

二、 图的存储表示

1. 邻接矩阵（矩阵上的每个坐标代表当前两个顶点之间是否有边，有边值为1，无边为0）
2. 邻接表（对于图G中的每个顶点vi，把所有邻接于vi的顶点链成一个单链表，这个单链表就称为顶点vi的邻接表）
   （1）邻接矩阵：
   例如：
   
   对应的邻接矩阵为：
   
   （2）邻接表：
   例如：
   
   对应的邻接表为：
   
   （3）邻接表与邻接矩阵对比：
   

三、图的遍历

1. 广度优先搜索算法
2. 深度优先搜索算法
   （1）连通图的深度优先搜索遍历：
   从图中的某个顶点V出发，访问此节点，然后依次从V的各个未被访问的邻接点出发深度优先搜索遍历图，直至图中所有和V路径想通的顶点都被访问到。
   
   （2）图的广度优先搜索遍历图：
   从图中的某个顶点V出发，并在访问此顶点之后依次访问V的所有未被访问过的邻接点，之后按这些顶点被访问的先后次序依次访问它们的邻接点，直至图中所有和V有路径相通的顶点都被访问到。若此时图中尚有顶点未被访问,则另选图中一个未曾被访问的顶点作起始点，重复上述过程，直至图中所有顶点都被访问到为止。
   

四、 java实现

import java.util.NoSuchElementException;import java.util.Stack;public class Graph {    Vertex vertexs[];    int count;    int maxsize;    public Graph(){        count = 0;        maxsize = 50;        vertexs = new Vertex[maxsize];    }    /**     * 向图中添加一个顶点     * @param string     */    public void addVertex(String string){        vertexs[count] = new Vertex(count, string);        count++;    }    /**     * 指定两个顶点之间添加一条边     * @param a     * @param b     */    public void addEdge(String a, String b) throws NoSuchElementException{        Vertex vertex1 = null;        Vertex vertex2 = null;        for(int i = 0; i<count; i++){            if(vertexs[i].item.equals(a)){                vertex1 = vertexs[i];            }            if(vertexs[i].item.equals(b)){                vertex2 = vertexs[i];            }        }        if(vertex1 == null || vertex2 == null){            throw new NoSuchElementException();        }        vertex1.list.addLast(vertex2.mark);        vertex2.list.addLast(vertex1.mark);    }    /**     * 图的广度优先搜索算法     * @param string     */    public void breadthFirstSearch(String string) throws NoSuchElementException{        MyQueue<Integer> queue = new MyQueue<>();        int start = -1;        for(int i = 0; i<count; i++){            if(vertexs[i].item.equals(string)){                start = vertexs[i].mark;            }        }        if(start == -1){            throw new NoSuchElementException("广度优先");        }        System.out.print(vertexs[start].item + " ");        vertexs[start].isVisited = true;        queue.add(start);        while(!queue.isEmpty()){            int temp = 0;            try {                 temp = queue.poll();            } catch (EmptyQueueException e) {                e.printStackTrace();            }            MyList<Integer> list = vertexs[temp].list;            Node<Integer> node = list.getFirst();            while(node != null){                int j = node.item;                if(vertexs[j].isVisited == false){                    System.out.print(vertexs[j].item + " ");                    vertexs[j].isVisited = true;                    queue.add(j);                }                node = node.next;            }        }        System.out.println();        setVisited();    }    /**     * 深度优先搜索算法     * @param string     */    public void depthFirstSearch(String string) throws NoSuchElementException{        Stack<Node<Integer>> stack = new Stack<>();        int start = -1;        for(int i = 0; i<count; i++){            if(vertexs[i].item.equals(string)){                start = vertexs[i].mark;            }        }        if(start == -1){            throw new NoSuchElementException("深度优先");        }        System.out.print(vertexs[start].item + " ");        vertexs[start].isVisited = true;        Node<Integer> node = vertexs[start].list.getFirst();        stack.push(node);        while(!stack.isEmpty()){            while(node != null){                int temp = node.item;                if(vertexs[temp].isVisited == false){                    System.out.print(vertexs[temp].item + " ");                    vertexs[temp].isVisited = true;                    node = vertexs[temp].list.getFirst();                    stack.push(node);                }else{                    node = stack.pop();                    node = node.next;                    if(node != null){                        stack.push(node);                    }                }            }            if(!stack.isEmpty()){                node = stack.pop();                node = node.next;                if(node != null){                    stack.push(node);                }            }        }        System.out.println();        setVisited();    }    /**     * 将图内所有元素设置为初始状态     */    private void setVisited(){        for(int i = 0; i<count; i++){            vertexs[i].isVisited = false;        }    }     /**     * 内部节点     * @author dell     *     */    class Vertex{        int mark;        String item;        boolean isVisited = false;        MyList<Integer> list = new MyList<>();        public Vertex(Integer mark, String element) {            this.mark = mark;            this.item = element;        }    }}