20162327WJH实验四——图的实现与应用

实 验 报 告

课程：程序设计与数据结构

班级： 1623

姓名： 王旌含

学号：20162327

成绩：

指导教师：娄嘉鹏 王志强

实验日期：11月20日

实验密级： 非密级

预习程度： 已预习

实验时间：15:25-17:15

必修/选修： 必修

实验序号： cs_23

实验内容

实验一

1、实验内容

• 用邻接矩阵实现无向图（边和顶点都要保存），实现在包含添加和删除结点的方法，添加和删除边的方法，size(),isEmpty()，广度优先迭代器，深度优先迭代器

  2、实验过程

• 1、顶点的添加及删除方法

  public boolean insertVertice(Object obj)
  {
      return vertices.add(obj);
  }
  public boolean removeVertice(Object obj){
      return vertices.remove(obj);
  }

• 2、边的添加及删除方法

   public boolean insertEdges(int v1,int v2,int weight) throws Exception
  {
      boolean result = false;
      if((v1 < 0 || v1 >= vertices.size())||(v2 < 0||v2 >= vertices.size()))
      {
          throw new Exception("v1或者v2参数越界错误！");
      }
  
      this.edges[v1][v2]=weight;
      this.NumEdges++;
      result = true;
      return result;
  }
  
  //删除某条边
  public void removeEdges(int v1,int v2) throws Exception
  {
      if((v1 < 0 || v1 >= vertices.size())||(v2 < 0||v2 >= vertices.size()))
      {
          throw new Exception("v1或者v2参数越界错误！");
      }
      if( v1==v2 || this.edges[v1][v2]==-1)//自己到自己的边或者边不存在则不用删除。
      {
          throw new Exception("边不存在！");
      }
  
      this.edges[v1][v2]=-1;
      this.NumEdges--;
  }

• 3、遍历的方法

  public ArrayList iteratorBFS(int start) throws Exception {
      int currentVertex;
      int next = -1;
      LinkedQueue<Integer> traversalQueue = new LinkedQueue<Integer>();
      ArrayList iter = new ArrayList<>();
      boolean[] visited = new boolean[vertices.size()];
      for (int i = 0; i < visited.length; i++)
          visited[i] = false;
      traversalQueue.enqueue(start);
      visited[start] = true;
  
      while (!traversalQueue.isEmpty()) {
          currentVertex = traversalQueue.dequeue();
          iter.add(vertices.get(currentVertex));
          for (int j = 0; j < visited.length; j++) {
              if (edges[currentVertex][j]!=0&&edges[currentVertex][j]!=-1 && !visited[j]) {
                  traversalQueue.enqueue(j);
                  visited[j] = true;
              }
          }
      }
      return iter;
  }

• 4、isEmpty()方法

   public boolean isEmpty(Linjie g){
     return (vertices.size()==0);
  }

测试截图

实验二

1、实验内容

• 用邻接矩阵实现无向图（边和顶点都要保存），实现在包含添加和删除结点的方法，添加和删除边的方法，size(),isEmpty()，广度优先迭代器，深度优先迭代器

2、实验过程

• 1、构造十字链表过程

public Shizilianbiao(char[] vertex, char[][] edges) {
        Numevertex = vertex.length;
        Numedges = edges.length;

        // 初始化顶点,建立顶点表
        vertexNodeList = new VertexNode[Numevertex];
        for (int i = 0; i < Numevertex; i++) {
            vertexNodeList[i] = new VertexNode();
            vertexNodeList[i].vertex = vertex[i];
            vertexNodeList[i].firstIn = null;
            vertexNodeList[i].firstOut = null;
        }

        // 初始化边，利用头插法建立十字链表
        for (int i = 0; i < Numedges; i++) {
           EdgeNode edgeNode1 = new EdgeNode();
           EdgeNode edgeNode2 = new EdgeNode();
            int vi = getPosition(edges[i][0], vertex);
            int vj = getPosition(edges[i][1], vertex);

            edgeNode1.endvertex = vi;
            edgeNode1.firstvextex = vj;
            edgeNode1.endlink = vertexNodeList[vi].firstOut;
            vertexNodeList[vi].firstOut = edgeNode1;

            edgeNode2.endvertex = vi;
            edgeNode2.firstvextex = vj;
            edgeNode2.firstlink = vertexNodeList[vj].firstIn;
            vertexNodeList[vj].firstIn = edgeNode2;

        }
    }

• 2、打印邻接表和逆邻接表

public void print() {
        System.out.printf("领接表:\n");
        for (int i = 0; i < Numevertex; i++) {
            System.out.print(vertexNodeList[i].vertex + " ");
            if (vertexNodeList[i].firstOut != null) {
                EdgeNode EdgeNode2 = new EdgeNode();
                EdgeNode2 = vertexNodeList[i].firstOut;
                System.out.print(EdgeNode2.firstvextex);
                while (EdgeNode2.endlink != null) {
                    EdgeNode2 = EdgeNode2.endlink;
                    System.out.print(EdgeNode2.firstvextex);
                }
                System.out.print("\n");
            } else {
                System.out.print("\n");
            }
        }

        System.out.print("----------\n");

        System.out.printf("逆领接表:\n");
        for (int i = 0; i < Numevertex; i++) {
            System.out.print(vertexNodeList[i].vertex + " ");
            if (vertexNodeList[i].firstIn != null) {
                EdgeNode EdgeNode1 = new EdgeNode();
                EdgeNode1 = vertexNodeList[i].firstIn;
                System.out.print(EdgeNode1.endvertex);
                while (EdgeNode1.firstlink != null) {
                    EdgeNode1 = EdgeNode1.firstlink;
                    System.out.print(EdgeNode1.endvertex);
                }
                System.out.print("\n");
            } else {
                System.out.print("\n");
            }
        }
    }

测试截图

实验三

1、实验内容

• 实现PP19.9（实现路由器原理即寻找最短路径问题）

2、实验过程

public class ShortestPath {
    // 求取最短路径
    public static String[][] getShortestPath(int data[][]) {

        int length = data.length;
        String path[][] = new String[length][length];
        for (int i = 0; i < data.length; i++)
            for (int j = 0; j < data[i].length; j++) {
                if (data[i][j] > 0)
                    path[i][j] = (i + 1) + "-->" + (j + 1);
                else
                    path[i][j] = "不通";
            }
        int k = 0;
        while (k < length) {// 循环将各行加入,即计算将k作为最大通过节点之后的最短路径
            for (int i = 0; i < length; i++) {
                if (data[k][i] > 0) {// 如果这个节点连通了其他节点,则察看是否将影响到当前的最短路径
                    for (int m = 0; m < length; m++) {
                        int temp[] = data[m];
                        if (temp[k] > 0) {// 如果加入当前节点和加入的节点之间是相通的,执行下面的
                            if (temp[i] < 0) {
                                if (i != m) {
                                    temp[i] = temp[k] + data[k][i];
                                    path[m][i] = (m + 1) + "-->" + (k + 1)
                                            + "-->" + (i + 1);
                                }
                            } else {
                                temp[i] = Math.min(temp[k] + data[k][i],
                                        temp[i]);
                                path[m][i] = path[m][k] + "-->"
                                        + (i + 1);
                            }
                        }
                        data[m] = temp;
                    }
                }
            }
            k++;
        }
        return path;
    }

测试截图

• 测试代码

 public static void main(String[] args) {
        int data[][] = { { -1, 1, 2, -1, -1, -1 }, { -1, -1, 1, 3, -1, 7 },
                { -1, -1, -1, 1, 2, -1 }, { -1, -1, -1, -1, -1, 3 },
                { -1, -1, -1, -1, -1, 6 }, { -1, -1, -1, -1, -1, -1 } };
        String pathShow[][] = getShortestPath(data);
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            for (int j = 0; j < data[i].length; j++) {
                if (data[i][j] > 0) {
                    System.out.print("节点" + (i + 1) + "到节点" + (j + 1)
                            + "的最短路径是:" + data[i][j]);
                    System.out.println("    路径是" + pathShow[i][j]);
                }
            }
        }
        System.out.println("其余没列出的节点之间是不通的");
    }

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