首页 > 文章列表 > Java中如何使用邻接矩阵来表示图结构

Java中如何使用邻接矩阵来表示图结构

java
488 2023-05-03

Java如何用邻接矩阵存储图

    一、点睛

    邻接矩阵通常采用一个一维数组存储图中节点的信息,采用一个二维数组存储图中节点之间的邻接关系。

    邻接矩阵可以用来表示无向图、有向图和网。

    1.无向图的邻接矩阵

    在无向图中,若从节点 Vi 到节点 Vj 有边,则邻接矩阵 M[i][j] = M[j][i ]= 1,否则 M[i][j] = 0。

    无向图的邻接矩阵的特定如下。

    a 无向图的邻接矩阵是对称矩阵,并且是唯一的。

    b 第 I 行或第 i 列非零的个数正好是第 i 个节点的度。

    2.有向图的邻接矩阵

    在有向图中,若从节点 Vi 到节点 Vj 有边,则邻接矩阵 M[i][j]=1,否则 M[i][j]=0 。

    有向图的邻接矩阵的特定如下。

    a 有向图的邻接矩阵不一定是对称的。

    b 第 i 行非零元素的个数正好是第 i 个节点的出度,第 i 列非零元素的个数正好是第 i 个节点的入度。

    3.网的邻接矩阵

    网是带权图,需要存储边的权值,则邻接矩阵表示为:M[i][j] = Wij,其他情况为无穷大。

    二、算法步骤

    1 输入节点数和边数。

    2 依次输入节点信息,将其存储到节点数组 Vex[] 中。

    3 初始化邻接矩阵,如果是图,则将其初始化为0,如果是网,则将其初始化为无穷大。

    4 依次输入每条边依附的两个节点,如果是网,则还需要输入该边的权值。

    • 如果是无向图,则输入a,b,查询节点a、b在节点数组 Vex[] 中的存储下标 i、j,让 Edge[i][j]=Edge[j][i]=1。

    • 如果是有向图,则输入a,b,查询节点a、b在节点数组 Vex[] 中的存储下标 i、j,让 Edge[i][j]=1。

    • 如果是无向网,则输入a,b,w,查询节点a、b在节点数组 Vex[] 中的存储下标 i、j,让 Edge[i][j]=Edge[j][i]=w。

    • 如果是有向网,则输入a,b,w,查询节点a、b在节点数组 Vex[] 中的存储下标 i、j,让 Edge[i][j]=w。

    三、实现

    package graph;
    
     
    
    import java.util.Scanner;
    
     
    
    public class CreateAMGraph {
    
        static final int MaxVnum = 100;  // 顶点数最大值
    
     
    
        static int locatevex(AMGraph G, char x) {
    
            for (int i = 0; i < G.vexnum; i++) // 查找顶点信息的下标
    
                if (x == G.Vex[i])
    
                    return i;
    
            return -1; // 没找到
    
        }
    
     
    
        static void CreateAMGraph(AMGraph G) {
    
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    
            int i, j;
    
            char u, v;
    
            System.out.println("请输入顶点数:");
    
            G.vexnum = scanner.nextInt();
    
            System.out.println("请输入边数:");
    
            G.edgenum = scanner.nextInt();
    
            System.out.println("请输入顶点信息:");
    
     
    
            // 输入顶点信息,存入顶点信息数组
    
            for (int k = 0; k < G.vexnum; k++) {
    
                G.Vex[k] = scanner.next().charAt(0);
    
            }
    
            //初始化邻接矩阵所有值为0,如果是网,则初始化邻接矩阵为无穷大
    
            for (int m = 0; m < G.vexnum; m++)
    
                for (int n = 0; n < G.vexnum; n++)
    
                    G.Edge[m][n] = 0;
    
     
    
            System.out.println("请输入每条边依附的两个顶点:");
    
            while (G.edgenum-- > 0) {
    
                u = scanner.next().charAt(0);
    
                v = scanner.next().charAt(0);
    
     
    
                i = locatevex(G, u);// 查找顶点 u 的存储下标
    
                j = locatevex(G, v);// 查找顶点 v 的存储下标
    
                if (i != -1 && j != -1)
    
                    G.Edge[i][j] = G.Edge[j][i] = 1; //邻接矩阵储置1
    
                else {
    
                    System.out.println("输入顶点信息错!请重新输入!");
    
                    G.edgenum++; // 本次输入不算
    
                }
    
            }
    
        }
    
     
    
        static void print(AMGraph G) { // 输出邻接矩阵
    
            System.out.println("图的邻接矩阵为:");
    
            for (int i = 0; i < G.vexnum; i++) {
    
                for (int j = 0; j < G.vexnum; j++)
    
                    System.out.print(G.Edge[i][j] + "\t");
    
                System.out.println();
    
            }
    
        }
    
     
    
        public static void main(String[] args) {
    
            AMGraph G = new AMGraph();
    
            CreateAMGraph(G);
    
            print(G);
    
        }
    
    }
    
     
    
    class AMGraph {
    
        char Vex[] = new char[CreateAMGraph.MaxVnum];
    
        int Edge[][] = new int[CreateAMGraph.MaxVnum][CreateAMGraph.MaxVnum];
    
        int vexnum; // 顶点数
    
        int edgenum; // 边数
    
    }

    四、测试

    绿色为输入,白色为输出。