图的存储
需要一个Java Set集合来存储我们的节点元素。
需要一个映射(HashMap)来存储节点是否被访问过。
需要一个 HashMap 来存储节点间的通路。
如下图所示:
DFS深度优先遍历算法也在里面。
import java.util.*;
/**
* @ClassName ArrayGraph
* @Description 自定义“有向图”class,不允许有重复的元素
* @Author SkySong
* @Date 2021-05-16 17:14
*/
public class ArrayGraph<T> {
//存放节点元素
private Set<T> vars;
//标记节点是否被访问过
private HashMap<T, Boolean> visit;
//节点间的通路
private HashMap<T, ArrayList<T>> accesses = new HashMap<>();
/**
* 清空访问
*/
public void clearVisit() {
try {
vars.forEach((k) -> visit.put(k, false));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 初始化节点集合
*
* @param vars 节点集合
*/
public ArrayGraph(Set<T> vars) {
this.vars = vars;
visit = new HashMap<>();
clearVisit();
}
/**
* 添加节点间通路
*
* @param from 出发节点
* @param to 目的节点
*/
public void addAccess(T from, T to) {
if (!vars.contains(from) && !vars.contains(to)) {
return;
}
ArrayList<T> ts = accesses.get(from);
if (ts == null) {
ts = new ArrayList<>();
}
ts.add(to);
accesses.put(from, ts);
}
/**
* DFS 深度优先遍历
*
* @param head 起始节点
* @return 图 “变” 数组
*/
public List<T> DFSOrder(T head) {
if (!vars.contains(head)) {
return null;
}
//创建一个list,用来存放最终的有序 序列
ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
//毫无疑问,第一个遍历的节点元素一定是 我们传进去的 head
list.add(head);
//确定 head 的通路(head通向的节点)
ArrayList<T> ts = accesses.get(head);
if (ts == null || ts.isEmpty()){
visit.put(head,true);
return list;
}
//改变 head 的访问状态
visit.put(head,true);
Stack<T> stack = new Stack<>();
stack.push(head);
while (!stack.isEmpty()){
int index = 0;
for (T t : ts) {
//如果此节点已经访问过了,我们就不做任何操作
if (visit.get(t)){
continue;
}
//如果此节点没有访问过,访问之
list.add(t);
//改变节点访问状态
visit.put(t,true);
//探寻此节点的下一层“通路”
ts = accesses.get(t);
if (ts != null){
//如果此节点下一层有“通路”,便将此节点放入栈中
stack.push(t);
//并改变标志位,跳过出栈操作
index++;
}
break;
}
//如果此节点没有下一层可以访问,则触发出栈操作,去上一层寻找
if (index == 0){
T pop = stack.pop();
ts = accesses.get(pop);
}
}
return list;
}
}
针对这个DFS,我们大致阐述一下思路。
首先明确一点,图的遍历是需要确定一个起始节点的。(这也是我们这个DFS方法的参数)。
首先我们需要一个栈,这个栈是完成我们“深度优先”的主要工具
何为“深度优先”,当我们在访问过程中,遇到分支了,优先选择下一层的分支进行访问。
我们利用栈“先进后出”的特性,将当前节点的“上级”们先逐层保存起来。确保我们能向上逐层找到他们。
我们开始进行访问,每层访问一个节点便向下层访问,当我们发现不能向下了(与当前节点相连的节点都被访问过了),就往上倒一层,然后重复上述过程。
public static void main(String[] args) {
ArrayGraph<Integer> graph = new ArrayGraph<>(Sets.newHashSet(1,2,3,4,5));
graph.addAccess(1,2);
graph.addAccess(1,3);
graph.addAccess(2,4);
graph.addAccess(3,4);
graph.addAccess(5,1);
System.out.println(graph.DFSOrder(5).toString());
}
结果:
[5, 1, 2, 4, 3]
以上就是关于“Java数据结构:有向图的深度优先遍历”介绍,大家如果想了解更多相关知识,不妨来关注一下极悦的Java极悦在线学习技术文档,里面的课程内容由浅到深,很适合没有基础的小伙伴学习,希望对大家能够有所帮助。
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