如何在 Java 中实现无向环和有向环的检测
无向环
一个含有环的无向图如下所示,其中有两个环,分别是 0-2-1-0 和 2-3-4-2:
要检测无向图中的环,可以使用深度优先搜索。假设从顶点 0 出发,再走到相邻的顶点 2,接着走到顶点 2 相邻的顶点 1,由于顶点 0 和顶点 1 相邻,并且顶点 0 被标记过了,说明我们饶了一圈,所以无向图中存在环。虽然顶点 2 和顶点 1 相邻,但是并不能说明存在环,因为我们就是从顶点 2 直接走到顶点 1 的,这二者只有边的关系。算法如下所示:
package com.zhiyiyo.graph;
import com.zhiyiyo.collection.stack.LinkStack;
import com.zhiyiyo.collection.stack.Stack;
/**
* 无向图中的环
*/
public class Cycle {
private boolean[] marked;
private Graph graph;
private boolean hasCycle;
public Cycle(Graph graph) {
this.graph = graph;
marked = new boolean[graph.V()];
for (int v = 0; v < graph.V(); ++v) {
if (!marked[v]) {
dfs(v);
}
}
}
private void dfs(int s) {
if (hasCycle()) return;
Stack<Integer> vertexes = new LinkStack<>();
vertexes.push(s);
marked[s] = true;
int lastVertex = s;
while (!vertexes.isEmpty()) {
int v = vertexes.pop();
for (int w : graph.adj(v)) {
if (!marked[w]) {
marked[w] = true;
vertexes.push(w);
} else if (w != lastVertex) {
hasCycle = true;
return;
}
}
lastVertex = v;
}
}
/**
* 图中是否有环
*/
public boolean hasCycle() {
return hasCycle;
}
}
有向环
有向图
有向图的实现方式和上一篇博客 《如何在 Java 中实现无向图》 中无向图的实现方式几乎一样,只是在添加边 v-w 时只在顶点 v 的链表上添加顶点 w,而不对顶点 w 的链表进行操作。如果把 LinkGraph
中成员变量的访问权限改成 protected
,只需继承并重写 addEdge
方法即可:
package com.zhiyiyo.graph;
public class LinkDigraph extends LinkGraph implements Digraph {
public LinkDigraph(int V) {
super(V);
}
@Override
public void addEdge(int v, int w) {
adj[v].push(w);
E++;
}
@Override
public Digraph reverse() {
Digraph digraph = new LinkDigraph(V());
for (int v = 0; v < V(); ++v) {
for (int w : adj(v)) {
digraph.addEdge(w, v);
}
}
return digraph;
}
}
检测算法
一个含有有向环的有向图如下所示,其中 5-4-3-5 构成了一个环:
这里使用递归实现的深度优先搜索来检测有向环。假设从顶点 0 开始走,一路经过 5、4、3 这三个顶点,最终又碰到了与顶点 3 相邻的顶点 5,这时候如果知道顶点 5 已经被访问过了,并且递归函数还被压在栈中,就说明深度优先搜索从顶点 5 开始走,又回到了顶点 5,也就是找到了有向环。算法如下所示:
package com.zhiyiyo.graph;
import com.zhiyiyo.collection.stack.LinkStack;
import com.zhiyiyo.collection.stack.Stack;
/**
* 有向图中的环
*/
public class DirectedCycle {
private boolean[] marked;
private boolean[] onStack;
private int[] edgeTo;
private Graph graph;
private Stack<Integer> cycle;
public DirectedCycle(Digraph graph) {
this.graph = graph;
marked = new boolean[graph.V()];
onStack = new boolean[graph.V()];
edgeTo = new int[graph.V()];
for (int v = 0; v < graph.V(); ++v) {
if (!marked[v]) {
dfs(v);
}
}
}
private void dfs(int v) {
marked[v] = true;
onStack[v] = true;
for (int w : graph.adj(v)) {
if (hasCycle()) return;
if (!marked[w]) {
marked[w] = true;
edgeTo[w] = v;
dfs(w);
} else if (onStack[w]) {
cycle = new LinkStack<>();
cycle.push(w);
for (int i = v; i != w; i = edgeTo[i]) {
cycle.push(i);
}
cycle.push(w);
}
}
onStack[v] = false;
}
/**
* 图中是否有环
*/
public boolean hasCycle() {
return cycle != null;
}
/**
* 图中的一个环
*/
public Iterable<Integer> cycle() {
return cycle;
}
}
如何在 Java 中实现无向环和有向环的检测的更多相关文章
- 如何在 Java 中实现最小生成树算法
定义 在一幅无向图 \(G=(V,E)\) 中,\((u, v)\) 为连接顶点 \(u\) 和顶点 \(v\) 的边,\(w(u,v)\) 为边的权重,若存在边的子集 \(T\subseteq E\ ...
- 如何在JAVA中实现一个固定最大size的hashMap
如何在JAVA中实现一个固定最大size的hashMap 利用LinkedHashMap的removeEldestEntry方法,重载此方法使得这个map可以增长到最大size,之后每插入一条新的记录 ...
- 如何在java中使用sikuli进行自动化测试
很早之前写过一篇介绍sikuli的文章.本文简单介绍如何在java中使用sikuli进自动化测试. 图形脚本语言sikuli sikuli IDE可以完成常见的单击.右击.移动到.拖动等鼠标操作,ja ...
- 如何在Java中调用Python代码
有时候,我们会碰到这样的问题:与A同学合作写代码,A同学只会写Python,而不会Java, 而你只会写Java并不擅长Python,并且发现难以用Java来重写对方的代码,这时,就不得不想方设法“调 ...
- 如何在java中跳出当前多重嵌套循环?有几种方法?
如何在java中跳出当前多重嵌套循环?有几种方法? - 两种方法 - 1.在外层循环定义标记 ok: for(int i=0;i<100;i++){ ...
- 用代码说话:如何在Java中实现线程
并发编程是Java语言的重要特性之一,"如何在Java中实现线程"是学习并发编程的入门知识,也是Java工程师面试必备的基础知识.本文从线程说起,然后用代码说明如何在Java中实现 ...
- 如何在Java中测试类是否是线程安全的
通过优锐课的java核心笔记中,我们可以看到关于如何在java中测试类是否线程安全的一些知识点汇总,分享给大家学习参考. 线程安全性测试与典型的单线程测试不同.为了测试一个方法是否是线程安全的,我们需 ...
- 如何在pyqt中自定义无边框窗口
前言 之前写过很多关于无边框窗口并给窗口添加特效的博客,按照时间线罗列如下: 如何在pyqt中实现窗口磨砂效果 如何在pyqt中实现win10亚克力效果 如何在pyqt中通过调用SetWindowCo ...
- 如何在pyqt中给无边框窗口添加DWM环绕阴影
前言 在之前的博客<如何在pyqt中通过调用SetWindowCompositionAttribute实现Win10亚克力效果>中,我们实现了窗口的亚克力效果,同时也用SetWindowC ...
随机推荐
- 31 面向对象编程 接口 普通类:只有具体实现 声明类的关键字是class,声明接口关键字是interface 接口的作用
接口 概念 普通类:只有具体实现 抽象类:具体实现和规范(抽象方法)都有! 接口:只有规范!自己无法写方法!专业的约束!约束和实现分离:面向接口编程~ 接口就是规范,定义的是一组规则,体现了现实世界中 ...
- CF698C题解
为什么 \(n,k \leq 20\)? 我还以为是什么 \(n,k \leq 10^6\) 的厉害题/qd 看到这个队列操作很迷惑,但是仔细看看要操作 \(10^{100}\) 遍,所以我们可以直接 ...
- [C++]C风格、C++风格和C++11特性的线程池
线程池概念 假设完成一项任务需要的时间=创建线程时间T1+线程执行任务时间T2+销毁线程时间T3,如果T1+T3的时间远大于T2,通常就可以考虑采取线程池来提高服务器的性能 thread pool就是 ...
- 分布式session的几种解决方案
现在很多商城,都会要求用户先去登录,登录之后再往购物车中添加商品,这样用户.购物车.商品,三个对象之间就有了绑定关系. 而针对我最开始说的那种情况,其实就是基于session做的,客户端往购物车中添加 ...
- 一文读懂蓝绿发布、A/B 测试和金丝雀发布的优缺点
作者 | 扬少 背景 目前,业界已经总结出了几种常见的服务发布策略来解决版本升级过程中带来的流量有损问题.本文首先会对这些普遍的发布策略进行简单的原理解析,最后结合阿里云的云原生网关对这些发布策略进行 ...
- 半吊子菜鸟学Web开发 -- PHP学习2-正则,cookie和session
1正则表达式 1.1基本的匹配字符串 $p = '/apple/'; $str = "apple banna"; if (preg_match($p, $str)) { echo ...
- Notion-douan:搭建自己的阅读清单
前言 交完论文盲审稿,终于从接近一年的实习.秋招和论文的忙碌中闲下来. 在复盘秋招的时候发现自己虽然看过不少书,但缺少整理和思考,所以想趁这个机会梳理一下自己的阅读习惯,希望以后再读新的东西可以更系统 ...
- Nacos:Nacos与OpenFeign的对接使用
Nacos(三):Nacos与OpenFeign的对接使用 上篇文章中,简单介绍了如何在SpringCloud项目中接入Nacos作为注册中心,其中服务消费者是通过RestTemplate+Rib ...
- IDEA端口占用的解决方案
使用端口查找到对应的进程PID: netstat -ano | findstr "端口" 查找到对应PID的进程信息 tasklist /v /fi "PID eq &l ...
- 开启 Spring Boot 特性有哪几种方式?
1)继承spring-boot-starter-parent项目 2)导入spring-boot-dependencies项目依赖