logo

Java grafikas

Java programoje Grafikas yra duomenų struktūra, kurioje saugomi tam tikri duomenys. Koncepcija grafiką buvo pavogtas iš matematikos, kuri tenkina informatikos srities poreikį. Tai yra tinklas, jungiantis kelis taškus vienas su kitu. Šiame skyriuje mes išsamiai sužinosime Java Graph duomenų struktūrą. Be to, mes išmoksime Grafo tipai , jų įgyvendinimas ir pravažiavimas virš grafiko.

Grafikas

A grafiką yra grafiko terminija

Viršūnė: Viršūnės yra taškas, kuris sujungia kraštus. Tai atspindi duomenis. Jis taip pat žinomas kaip mazgas. Jis žymimas apskritimu ir turi būti pažymėtas. Norint sudaryti grafiką, turi būti bent mazgas. Pavyzdžiui, namas, autobusų stotelė ir kt.

Kraštas: Briauna yra linija, jungianti dvi viršūnes. Tai rodo ryšį tarp viršūnių. Kraštai žymimi linija. Pavyzdžiui, kelias į autobusų stotelę iš jūsų namų.

Svoris: Jis paženklintas iki krašto. Pavyzdžiui, atstumas tarp dviejų miestų yra 100 km, tada atstumas vadinamas krašto svoriu.

Kelias: Kelias yra būdas pasiekti tikslą iš pradinio sekos taško.

Grafų tipai

    Svertinis grafikas:Svertiniame grafike kiekvienoje briaunoje yra keletas duomenis (svoris), pvz., atstumas, svoris, ūgis ir tt Jis žymimas w(e). Jis naudojamas apskaičiuojant važiavimo iš vienos viršūnės į kitą kainą. Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas svertinis grafikas.
    Java grafikas Nesvertas grafikas:Grafas, kuriame briaunos nesusietos su jokia reikšme, vadinamas nesvertiniu grafiku. Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas nesvertinis grafikas.
    Java grafikas Režisuotas grafikas:Grafas, kuriame briaunos reiškia kryptį, vadinamas nukreiptu grafiku. Nukreiptame grafike vietoj linijų (kraštų) naudojame rodykles. Kryptis reiškia būdą pasiekti iš vieno mazgo į kitą mazgą. Atkreipkite dėmesį, kad nukreiptame grafike galime judėti viena kryptimi arba abiem kryptimis. Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas nukreiptas grafikas.
    Java grafikas Nenukreiptas grafikas:Grafas, kurio briaunos yra dvikryptės, vadinamas nenukreiptu grafiku. Nenukreiptame grafike galime važiuoti bet kuria kryptimi. Atkreipkite dėmesį, kad grįžimui galime naudoti tą patį kelią, kurį perėjome. Nors nukreiptame grafike negalime grįžti iš to paties kelio.
    Java grafikas Susietas grafikas:Grafas laikomas sujungtu, jei tarp kiekvienos viršūnių poros yra bent vienas kelias. Atkreipkite dėmesį, kad grafikas, turintis tik viršūnę, yra sujungtas grafikas.
    Java grafikas
    Yra dviejų tipų sujungti grafikai.
      Savaitės prijungtas grafikas:Grafikas, kuriame mazgų negalima aplankyti vienu keliu, vadinamas savaitės sujungtu grafiku.
      Java grafikas Tvirtai susietas grafikas:Grafas, kuriame mazgus galima aplankyti vienu keliu, vadinamas stipriai sujungtu grafiku.
      Java grafikas
    Atjungtas grafikas:Sakoma, kad grafikas yra atjungtas, jei tarp viršūnių poros nėra kelio, vadinamas atjungtu grafiku. Atjungtas grafikas gali būti sudarytas iš dviejų ar daugiau sujungtų grafikų.
    Java grafikas Keli grafikai:Grafas, turintis kelias briaunas, jungiančias tą pačią mazgų porą. Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas kelių grafikas.
    Java grafikas Tankus grafikas:Grafas, kuriame briaunų skaičius artimas maksimaliam briaunų skaičiui, grafikas vadinamas tankiuoju grafiku. Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas tankus grafikas.
    Java grafikas Retas grafikas:Grafas, kuriame briaunų skaičius yra artimas minimaliam briaunų skaičiui, grafikas vadinamas retuoju grafiku. Tai gali būti atjungtas grafikas. Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas retas grafikas.
    Java grafikas

Java grafiko diegimas

Grafikų įgyvendinimui in Java mes naudosime Bendras klasė. Norėdami sukurti Java Generic klasės objektą, naudojame šią sintaksę:

 BaseType obj = new BaseType (); 

Atminkite, kad negalime naudoti primityvaus tipo parametrų tipui.

Sukurkime Java programą, kuri įgyvendina Graph.

GraphImplementation.java

 import java.util.*; class Graph { //creating an object of the Map class that stores the edges of the graph private Map<t, list> map = new HashMap(); //the method adds a new vertex to the graph public void addNewVertex(T s) { map.put(s, new LinkedList()); } //the method adds an edge between source and destination public void addNewEdge(T source, T destination, boolean bidirectional) { // if (!map.containsKey(source)) addNewVertex(source); if (!map.containsKey(destination)) addNewVertex(destination); map.get(source).add(destination); if (bidirectional == true) { map.get(destination).add(source); } } //the method counts the number of vertices public void countVertices() { System.out.println(&apos;Total number of vertices: &apos;+ map.keySet().size()); } //the method counts the number of edges public void countEdges(boolean bidirection) { //variable to store number of edges int count = 0; for (T v : map.keySet()) { count = count + map.get(v).size(); } if (bidirection == true) { count = count / 2; } System.out.println(&apos;Total number of edges: &apos;+ count); } //checks a graph has vertex or not public void containsVertex(T s) { if (map.containsKey(s)) { System.out.println(&apos;The graph contains &apos;+ s + &apos; as a vertex.&apos;); } else { System.out.println(&apos;The graph does not contain &apos;+ s + &apos; as a vertex.&apos;); } } //checks a graph has edge or not //where s and d are the two parameters that represent source(vertex) and destination (vertex) public void containsEdge(T s, T d) { if (map.get(s).contains(d)) { System.out.println(&apos;The graph has an edge between &apos;+ s + &apos; and &apos; + d + &apos;.&apos;); } else { System.out.println(&apos;There is no edge between &apos;+ s + &apos; and &apos; + d + &apos;.&apos;); } } //prints the adjacencyS list of each vertex //here we have overridden the toString() method of the StringBuilder class @Override public String toString() { StringBuilder builder = new StringBuilder(); //foreach loop that iterates over the keys for (T v : map.keySet()) { builder.append(v.toString() + &apos;: &apos;); //foreach loop for getting the vertices for (T w : map.get(v)) { builder.append(w.toString() + &apos; &apos;); } builder.append(&apos;
&apos;); } return (builder.toString()); } } //creating a class in which we have implemented the driver code public class GraphImplementation { public static void main(String args[]) { //creating an object of the Graph class Graph graph=new Graph(); //adding edges to the graph graph.addNewEdge(0, 1, true); graph.addNewEdge(0, 4, true); graph.addNewEdge(1, 2, true); graph.addNewEdge(1, 3, false); graph.addNewEdge(1, 4, true); graph.addNewEdge(2, 3, true); graph.addNewEdge(2, 4, true); graph.addNewEdge(3, 0, true); graph.addNewEdge(2, 0, true); //prints the adjacency matrix that represents the graph System.out.println(&apos;Adjacency List for the graph:
&apos;+ graph.toString()); //counts the number of vertices in the graph graph.countVertices(); //counts the number of edges in the graph graph.countEdges(true); //checks whether an edge is present or not between the two specified vertices graph.containsEdge(3, 4); graph.containsEdge(2, 4); //checks whether vertex is present or not graph.containsVertex(3); graph.containsVertex(5); } } </t,>

Išvestis:

Java grafikas

Režisuoto grafiko įgyvendinimas

DirectedGraph.java

 import java.util.*; //Creating a class named Edge that stores the edges of the graph class Edge { //the variable source and destination represent the vertices int s, d; //creating a constructor of the class Edge Edge(int s, int d) { this.s = s; this.d = d; } } //a class to represent a graph object class Graph { //note that we have created an adjacency list (i.e. List of List) List<list> adjlist = new ArrayList(); //creating a constructor of the class Graph that construct a graph public Graph(List edges) { int n = 0; //foreach loop that iterates over the edge for (Edge e: edges) { //determines the maximum numbered vertex n = Integer.max(n, Integer.max(e.s, e.d)); } //reserve the space for the adjacency list for (int i = 0; i <= 1 n; i++) { adjlist.add(i, new arraylist()); } adds the edges to undirected graph for (edge current: edges) allocate node in adjacency list from source destination adjlist.get(current.s).add(current.d); function print representation of a public static void showgraph(graph graph) int s="0;" determines size n="graph.adjlist.size();" while (s ' + d ')	'); system.out.println(); increments by s++; implementing driver code class directedgraph main (string args[]) creating edge(0, 1), edge(1, 2), edge(2, 4), edge(4, 1),new edge(3, 5), edge(5, 1)); construct given graph(edges); prints that represents graph.showgraph(graph); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <img src="//techcodeview.com/img/java-tutorial/19/java-graph-13.webp" alt="Java Graph"> <h2>Implementation of Weighted Graph</h2> <p> <strong>WeightedGraph.java</strong> </p> <pre> import java.util.*; //the class stores the edges of the graph class Edge { int s, d, w; //creating a constructor of the class Edge Edge(int src, int dest, int weight) { this.s = src; this.d = dest; this.w = weight; } } //a class to store adjacency list nodes class Node { int value, weight; //creating a constructor of the class Vertex Node(int value, int weight) { this.value = value; this.weight = weight; } //overrides the toString() method @Override public String toString() { return this.value + &apos; (&apos; + this.weight + &apos;)&apos;; } } //a class to represent a graph object class Graph { //note that we have created an adjacency list (i.e. List of List) List<list> adjlist = new ArrayList(); //creating a constructor of the class Graph that creates graph public Graph(List edges) { //find the maximum numbered vertex int n = 0; //iterates over the edges of the graph for (Edge e: edges) { //determines the maximum numbered vertex n = Integer.max(n, Integer.max(e.s, e.d)); } //reserve the space for the adjacency list for (int i = 0; i <= 1 n; i++) { adjlist.add(i, new arraylist()); } adds the edges to undirected graph for (edge e: edges) creating a node (from source destination) in adjacency list adjlist.get(e.s).add(new node(e.d, e.w)); uncomment following statement adj.get(e.dest).add(new node(e.src, e.weight)); method that prints of public static void printgraph(graph graph) int src="0;" n="graph.adjlist.size();" system.out.printf('adjacency is: '); while (src %s	', src, edge); system.out.println(); increments by src++; implementing driver code class weightedgraph main (string args[]) with their associated weight edge(1, 4, 3), edge(4, 2, 5), edge(2, 5, 10), edge(5, 1, 6), edge(3, 9), 1), 2)); creates declared above graph(edges); corresponding graph.printgraph(graph); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <img src="//techcodeview.com/img/java-tutorial/19/java-graph-14.webp" alt="Java Graph"> <h2>Graph Traversal</h2> <p>Traversal over the graph means visit each and every vertex and edge at least once. To traverse over the graph, Graph data structure provides two algorithms:</p> <ul> <li>Depth-First Search (DFS)</li> <li>Breadth-First Search (DFS)</li> </ul> <h3>Depth-First Search (DFS)</h3> <p> <a href="/dfs-algorithm">DFS algorithm</a> is a recursive algorithm that is based on the backtracking concept. The algorithm starts from the initial node and searches in depth until it finds the goal node (a node that has no child). Backtracking allows us to move in the backward direction on the same path from which we have traversed in the forward direction.</p> <p>Let&apos;s implement the DFS algorithm in a Java program.</p> <p> <strong>DepthFirstSearch.java</strong> </p> <pre> import java.io.*; import java.util.*; //creates an undirected graph class Graph { //stores the number of vertices private int Vertices; //creates a linked list for the adjacency list of the graph private LinkedList adjlist[]; //creating a constructor of the Graph class Graph(int count_v) { //assigning the number of vertices to the passed parameter Vertices = count_v; adjlist = new LinkedList[count_v]; //loop for creating the adjacency lists for (int i=0; i<count_v; 3 10 ++i) adjlist[i]="new" linkedlist(); } method that adds a new edge to the graph void addnewedge(int v, int w) { adjlist[v].add(w); add w v's list. logic of dfs traversal starts from root node traversaldfs(int boolean vnodelist[]) if current (root node) is visited, it vnodelist vnodelist[v]="true;" system.out.print(v+' '); detrmines negihboring nodes iterates over list iterator i="adjlist[v].listIterator();" while (i.hasnext()) returns next element in iteration and store variable n (!vnodelist[n]) calling function performs depth first traversaldfs(n, vnodelist); dfs(int v) creates an array type for visited initially all are unvisited visited[]="new" boolean[vertices]; call recursive traversaldfs() traversaldfs(v, visited); implementing driver code public class depthfirstsearch static main(string args[]) having vertices g="new" graph(10); edges g.addnewedge(1, 2); g.addnewedge(2, 3); g.addnewedge(3, 4); g.addnewedge(4, 5); g.addnewedge(5, 7); 6); print sequencnce which bfs done system.out.println('depth-first is: (as g.dfs(1); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <img src="//techcodeview.com/img/java-tutorial/19/java-graph-15.webp" alt="Java Graph"> <h3>Breadth First Search (BFS)</h3> <p> <a href="/bfs-algorithm">BFS algorithm</a> is the most common approach to traverse over the graph. The traversal starts from the source node and scans its neighboring nodes (child of the current node). In short, traverse horizontally and visit all the nodes of the current layer. After that, move to the next layer and perform the same.</p> <p>Let&apos;s implement the BFS algorithm in a Java program.</p> <p> <strong>BreadthFirstSearch.java</strong> </p> <pre> import java.io.*; import java.util.*; //creates an undirected graph class Graph { //stores the number of vertices private int vertices; //creates a linked list for the adjacency list of the graph private LinkedList adjlist[]; //creating a constructor of the Graph class Graph(int count_v) { //assigning the number of vertices to the passed parameter vertices = count_v; adjlist = new LinkedList[count_v]; //loop for creating the adjacency lists for (int i=0; i<count_v; 10 ++i) adjlist[i]="new" linkedlist(); } method that adds a new edge to the graph void addnewedge(int v, int w) { adjlist[v].add(w); traversal starts from root node traversalbfs(int rnode) creates an array of boolean type for visited initially all nodes are unvisited visitednode[]="new" boolean[vertices]; creating another list storing linkedlist vnodelist="new" if current (root node) is visited, add it visitednode[rnode]="true;" inserts into vnodelist.add(rnode); while loop executes until we have (vnodelist.size() !="0)" deque entry queue and process poll() retrieves removes head (first element) this rnode="vnodelist.poll();" system.out.print(rnode+' '); detrmines negihboring iterates over iterator i="adjlist[rnode].listIterator();" (i.hasnext()) returns next element in iteration store variable n checks or not (!visitednode[n]) above if-statement true, visits visitednode[n]="true;" vnodelist.add(n); implementing driver code public class breadthfirstsearch static main(string args[]) having vertices graph(10); edges graph.addnewedge(2, 5); graph.addnewedge(3, graph.addnewedge(1, 2); 4); graph.addnewedge(4, 1); graph.addnewedge(6, graph.addnewedge(5, 6); 3); graph.addnewedge(7, 7); print sequence which bfs execute system.out.println('breadth-first is: graph.traversalbfs(2); < pre> <p> <strong>Output:</strong> </p> <img src="//techcodeview.com/img/java-tutorial/19/java-graph-16.webp" alt="Java Graph"> <hr></count_v;></pre></count_v;></pre></=></list></pre></=></list>