Java图如何表示

原创

mob64ca12e63b18 2024-05-30 04:30:03 ©著作权

文章标签 Graph Java 邻接表 文章分类 Java 后端开发

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项目方案：使用Java图来表示关系

背景

在软件开发中，经常需要表示不同实体之间的关系，如类与类之间的关系、对象与对象之间的关系等。Java图是一种常用的数据结构，可以很好地表示这些关系。本项目将探讨如何使用Java图来表示各种关系，并给出代码示例。

Java图如何表示

Java中图的表示通常使用邻接矩阵或邻接表来实现。邻接矩阵是一个二维数组，用来表示顶点之间的关系；邻接表则是一个链表数组，用来表示每个顶点的邻接顶点。

邻接矩阵表示图

下面是一个简单的邻接矩阵的Java实现：

public class Graph {
    private int[][] matrix;
    private int numVertices;

    public Graph(int numVertices) {
        this.numVertices = numVertices;
        matrix = new int[numVertices][numVertices];
    }

    public void addEdge(int start, int end) {
        matrix[start][end] = 1;
        matrix[end][start] = 1;
    }

    public void printGraph() {
        for (int i = 0; i < numVertices; i++) {
            for (int j = 0; j < numVertices; j++) {
                System.out.print(matrix[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

邻接表表示图

下面是一个简单的邻接表的Java实现：

import java.util.LinkedList;

public class Graph {
    private int numVertices;
    private LinkedList<Integer>[] adjacencyList;

    public Graph(int numVertices) {
        this.numVertices = numVertices;
        adjacencyList = new LinkedList[numVertices];
        for (int i = 0; i < numVertices; i++) {
            adjacencyList[i] = new LinkedList<>();
        }
    }

    public void addEdge(int start, int end) {
        adjacencyList[start].add(end);
        adjacencyList[end].add(start);
    }

    public void printGraph() {
        for (int i = 0; i < numVertices; i++) {
            System.out.print(i + " -> ");
            for (Integer vertex : adjacencyList[i]) {
                System.out.print(vertex + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

示例

邻接矩阵示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Graph graph = new Graph(5);
        graph.addEdge(0, 1);
        graph.addEdge(0, 2);
        graph.addEdge(1, 2);
        graph.addEdge(1, 3);
        graph.addEdge(2, 4);

        graph.printGraph();
    }
}

输出结果：

邻接表示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Graph graph = new Graph(5);
        graph.addEdge(0, 1);
        graph.addEdge(0, 2);
        graph.addEdge(1, 2);
        graph.addEdge(1, 3);
        graph.addEdge(2, 4);

        graph.printGraph();
    }
}

输出结果：

0 -> 1 2 
1 -> 0 2 3 
2 -> 0 1 4 
3 -> 1 
4 -> 2

序列图

下面使用mermaid语法表示邻接表示例中的添加边的序列图：

sequenceDiagram
    participant Main
    participant Graph
    Main ->> Graph: addEdge(0, 1)
    Main ->> Graph: addEdge(0, 2)
    Main ->> Graph: addEdge(1, 2)
    Main ->> Graph: addEdge(1, 3)
    Main ->> Graph: addEdge(2, 4)