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java如何實現拓撲圖

小億
97
2024-09-13 15:16:04
欄目: 編程語言

在Java中,實現拓撲圖可以通過使用鄰接表或鄰接矩陣來表示圖。這里我將給出一個使用鄰接表實現的簡單示例。拓撲圖是有向無環圖(Directed Acyclic Graph,簡稱DAG)的一種應用場景。

首先,我們需要創建一個表示圖的類,包括頂點和邊。然后,我們可以使用深度優先搜索(DFS)或廣度優先搜索(BFS)來遍歷圖并實現拓撲排序。

以下是一個簡單的實現:

  1. 定義頂點類(Vertex):
public class Vertex {
    private String label;
    private List<Vertex> neighbors;

    public Vertex(String label) {
        this.label = label;
        this.neighbors = new ArrayList<>();
    }

    public void addNeighbor(Vertex neighbor) {
        this.neighbors.add(neighbor);
    }

    public String getLabel() {
        return label;
    }

    public List<Vertex> getNeighbors() {
        return neighbors;
    }
}
  1. 定義圖類(Graph):
public class Graph {
    private List<Vertex> vertices;

    public Graph() {
        this.vertices = new ArrayList<>();
    }

    public void addVertex(Vertex vertex) {
        this.vertices.add(vertex);
    }

    public List<Vertex> getVertices() {
        return vertices;
    }
}
  1. 實現拓撲排序(Topological Sort):
public class TopologicalSort {
    public static List<Vertex> topologicalSort(Graph graph) {
        List<Vertex> sortedVertices = new ArrayList<>();
        Set<Vertex> visitedVertices = new HashSet<>();

        for (Vertex vertex : graph.getVertices()) {
            if (!visitedVertices.contains(vertex)) {
                dfs(vertex, visitedVertices, sortedVertices);
            }
        }

        Collections.reverse(sortedVertices);
        return sortedVertices;
    }

    private static void dfs(Vertex currentVertex, Set<Vertex> visitedVertices, List<Vertex> sortedVertices) {
        visitedVertices.add(currentVertex);

        for (Vertex neighbor : currentVertex.getNeighbors()) {
            if (!visitedVertices.contains(neighbor)) {
                dfs(neighbor, visitedVertices, sortedVertices);
            }
        }

        sortedVertices.add(currentVertex);
    }
}
  1. 測試拓撲排序:
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Graph graph = new Graph();

        Vertex v1 = new Vertex("1");
        Vertex v2 = new Vertex("2");
        Vertex v3 = new Vertex("3");
        Vertex v4 = new Vertex("4");
        Vertex v5 = new Vertex("5");

        graph.addVertex(v1);
        graph.addVertex(v2);
        graph.addVertex(v3);
        graph.addVertex(v4);
        graph.addVertex(v5);

        v1.addNeighbor(v2);
        v1.addNeighbor(v3);
        v2.addNeighbor(v4);
        v3.addNeighbor(v4);
        v4.addNeighbor(v5);

        List<Vertex> sortedVertices = TopologicalSort.topologicalSort(graph);

        for (Vertex vertex : sortedVertices) {
            System.out.print(vertex.getLabel() + " ");
        }
    }
}

輸出結果:

1 3 2 4 5

這個示例展示了如何在Java中實現拓撲圖。你可以根據自己的需求對這個實現進行擴展和修改。

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