java搜索無向圖中兩點之間所有路徑的算法
參考 java查找無向連通圖中兩點間所有路徑的算法,對代碼進(jìn)行了部分修改,并編寫了測試用例。
算法要求:
1. 在一個無向連通圖中求出兩個給定點之間的所有路徑;
2. 在所得路徑上不能含有環(huán)路或重復(fù)的點;
算法思想描述:
1. 整理節(jié)點間的關(guān)系,為每個節(jié)點建立一個集合,該集合中保存所有與該節(jié)點直接相連的節(jié)點(不包括該節(jié)點自身);
2. 定義兩點一個為起始節(jié)點,另一個為終點,求解兩者之間的所有路徑的問題可以被分解為如下所述的子問題:對每一 個與起始節(jié)點直接相連的節(jié)點,求解它到終點的所有路徑(路徑上不包括起始節(jié)點)得到一個路徑集合,將這些路徑集合相加就可以得到起始節(jié)點到終點的所有路徑;依次類推就可以應(yīng)用遞歸的思想,層層遞歸直到終點,若發(fā)現(xiàn)希望得到的一條路徑,則轉(zhuǎn)儲并打印輸出;若發(fā)現(xiàn)環(huán)路,或發(fā)現(xiàn)死路,則停止尋路并返回;
3. 用棧保存當(dāng)前已經(jīng)尋到的路徑(不是完整路徑)上的節(jié)點,在每一次尋到完整路徑時彈出棧頂節(jié)點;而在遇到從棧頂節(jié)點無法繼續(xù)向下尋路時也彈出該棧頂節(jié)點,從而實現(xiàn)回溯。
實現(xiàn)代碼
1.Node.java
import java.util.ArrayList; /* 表示一個節(jié)點以及和這個節(jié)點相連的所有節(jié)點 */ public class Node { public String name = null; public ArrayList<Node> relationNodes = new ArrayList<Node>(); public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public ArrayList<Node> getRelationNodes() { return relationNodes; } public void setRelationNodes(ArrayList<Node> relationNodes) { this.relationNodes = relationNodes; } }
2.test.java
import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.Stack; public class test { /* 臨時保存路徑節(jié)點的棧 */ public static Stack<Node> stack = new Stack<Node>(); /* 存儲路徑的集合 */ public static ArrayList<Object[]> sers = new ArrayList<Object[]>(); /* 判斷節(jié)點是否在棧中 */ public static boolean isNodeInStack(Node node) { Iterator<Node> it = stack.iterator(); while (it.hasNext()) { Node node1 = (Node) it.next(); if (node == node1) return true; } return false; } /* 此時棧中的節(jié)點組成一條所求路徑,轉(zhuǎn)儲并打印輸出 */ public static void showAndSavePath() { Object[] o = stack.toArray(); for (int i = 0; i < o.length; i++) { Node nNode = (Node) o[i]; if(i < (o.length - 1)) System.out.print(nNode.getName() + "->"); else System.out.print(nNode.getName()); } sers.add(o); /* 轉(zhuǎn)儲 */ System.out.println("\n"); } /* * 尋找路徑的方法 * cNode: 當(dāng)前的起始節(jié)點currentNode * pNode: 當(dāng)前起始節(jié)點的上一節(jié)點previousNode * sNode: 最初的起始節(jié)點startNode * eNode: 終點endNode */ public static boolean getPaths(Node cNode, Node pNode, Node sNode, Node eNode) { Node nNode = null; /* 如果符合條件判斷說明出現(xiàn)環(huán)路,不能再順著該路徑繼續(xù)尋路,返回false */ if (cNode != null && pNode != null && cNode == pNode) return false; if (cNode != null) { int i = 0; /* 起始節(jié)點入棧 */ stack.push(cNode); /* 如果該起始節(jié)點就是終點,說明找到一條路徑 */ if (cNode == eNode) { /* 轉(zhuǎn)儲并打印輸出該路徑,返回true */ showAndSavePath(); return true; } /* 如果不是,繼續(xù)尋路 */ else { /* * 從與當(dāng)前起始節(jié)點cNode有連接關(guān)系的節(jié)點集中按順序遍歷得到一個節(jié)點 * 作為下一次遞歸尋路時的起始節(jié)點 */ nNode = cNode.getRelationNodes().get(i); while (nNode != null) { /* * 如果nNode是最初的起始節(jié)點或者nNode就是cNode的上一節(jié)點或者nNode已經(jīng)在棧中 , * 說明產(chǎn)生環(huán)路 ,應(yīng)重新在與當(dāng)前起始節(jié)點有連接關(guān)系的節(jié)點集中尋找nNode */ if (pNode != null && (nNode == sNode || nNode == pNode || isNodeInStack(nNode))) { i++; if (i >= cNode.getRelationNodes().size()) nNode = null; else nNode = cNode.getRelationNodes().get(i); continue; } /* 以nNode為新的起始節(jié)點,當(dāng)前起始節(jié)點cNode為上一節(jié)點,遞歸調(diào)用尋路方法 */ if (getPaths(nNode, cNode, sNode, eNode))/* 遞歸調(diào)用 */ { /* 如果找到一條路徑,則彈出棧頂節(jié)點 */ stack.pop(); } /* 繼續(xù)在與cNode有連接關(guān)系的節(jié)點集中測試nNode */ i++; if (i >= cNode.getRelationNodes().size()) nNode = null; else nNode = cNode.getRelationNodes().get(i); } /* * 當(dāng)遍歷完所有與cNode有連接關(guān)系的節(jié)點后, * 說明在以cNode為起始節(jié)點到終點的路徑已經(jīng)全部找到 */ stack.pop(); return false; } } else return false; } public static void main(String[] args) { /* 定義節(jié)點關(guān)系 */ int nodeRalation[][] = { {1}, //0 {0,5,2,3},//1 {1,4}, //2 {1,4}, //3 {2,3,5}, //4 {1,4} //5 }; /* 定義節(jié)點數(shù)組 */ Node[] node = new Node[nodeRalation.length]; for(int i=0;i<nodeRalation.length;i++) { node[i] = new Node(); node[i].setName("node" + i); } /* 定義與節(jié)點相關(guān)聯(lián)的節(jié)點集合 */ for(int i=0;i<nodeRalation.length;i++) { ArrayList<Node> List = new ArrayList<Node>(); for(int j=0;j<nodeRalation[i].length;j++) { List.add(node[nodeRalation[i][j]]); } node[i].setRelationNodes(List); List = null; //釋放內(nèi)存 } /* 開始搜索所有路徑 */ getPaths(node[0], null, node[0], node[4]); } }
輸出:
node0->node1->node5->node4
node0->node1->node2->node4
node0->node1->node3->node4
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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