package com.atguigu.dijkstra;

import java.util.Arrays;

public class DijkstraAlgorithm {

	public static void main(String[] args) {
		char[] vertex = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G' };
		//鄰接矩陣
		int[][] matrix = new int[vertex.length][vertex.length];
		final int N = 65535;// 表示不可以連線
		matrix[0]=new int[]{N,5,7,N,N,N,2};  
        matrix[1]=new int[]{5,N,N,9,N,N,3};  
        matrix[2]=new int[]{7,N,N,N,8,N,N};  
        matrix[3]=new int[]{N,9,N,N,N,4,N};  
        matrix[4]=new int[]{N,N,8,N,N,5,4};  
        matrix[5]=new int[]{N,N,N,4,5,N,6};  
        matrix[6]=new int[]{2,3,N,N,4,6,N};
        //建立 Graph物件
        Graph graph = new Graph(vertex, matrix);
        //測試, 看看圖的鄰接矩陣是否ok
        graph.showGraph();
        //測試迪傑斯特拉演算法
        graph.dsj(2);//C
        graph.showDijkstra();
        
        
	}

}

class Graph {
	private char[] vertex; // 頂點陣列
	private int[][] matrix; // 鄰接矩陣
	private VisitedVertex vv; //已經訪問的頂點的集合

	// 構造器
	public Graph(char[] vertex, int[][] matrix) {
		this.vertex = vertex;
		this.matrix = matrix;
	}
	
	//顯示結果
	public void showDijkstra() {
		vv.show();
	}

	// 顯示圖
	public void showGraph() {
		for (int[] link : matrix) {
			System.out.println(Arrays.toString(link));
		}
	}
	
	//迪傑斯特拉演算法實現
	/**
	 * 
	 * @param index 表示出發頂點對應的下標
	 */
	public void dsj(int index) {
		vv = new VisitedVertex(vertex.length, index);
		update(index);//更新index頂點到周圍頂點的距離和前驅頂點
		for(int j = 1; j <vertex.length; j++) {
			index = vv.updateArr();// 選擇並返回新的訪問頂點
			update(index); // 更新index頂點到周圍頂點的距離和前驅頂點
		} 
	}
	
	
	
	//更新index下標頂點到周圍頂點的距離和周圍頂點的前驅頂點,
	private void update(int index) {
		int len = 0;
		//根據遍歷我們的鄰接矩陣的  matrix[index]行
		for(int j = 0; j < matrix[index].length; j++) {
			// len 含義是 : 出發頂點到index頂點的距離 + 從index頂點到j頂點的距離的和 
			len = vv.getDis(index) + matrix[index][j];
			// 如果j頂點沒有被訪問過，並且 len 小於出發頂點到j頂點的距離，就需要更新
			if(!vv.in(j) && len < vv.getDis(j)) {
				vv.updatePre(j, index); //更新j頂點的前驅為index頂點
				vv.updateDis(j, len); //更新出發頂點到j頂點的距離
			}
		}
	}
}

// 已訪問頂點集合
class VisitedVertex {
	// 記錄各個頂點是否訪問過 1表示訪問過,0未訪問,會動態更新
	public int[] already_arr;
	// 每個下標對應的值為前一個頂點下標, 會動態更新
	public int[] pre_visited;
	// 記錄出發頂點到其他所有頂點的距離,比如G為出發頂點，就會記錄G到其它頂點的距離，會動態更新，求的最短距離就會存放到dis
	public int[] dis;
	
	//構造器
	/**
	 * 
	 * @param length :表示頂點的個數 
	 * @param index: 出發頂點對應的下標, 比如G頂點，下標就是6
	 */
	public VisitedVertex(int length, int index) {
		this.already_arr = new int[length];
		this.pre_visited = new int[length];
		this.dis = new int[length];
		//初始化 dis陣列
		Arrays.fill(dis, 65535);
		this.already_arr[index] = 1; //設定出發頂點被訪問過
		this.dis[index] = 0;//設定出發頂點的訪問距離為0
				
	}
	/**
	 * 功能: 判斷index頂點是否被訪問過
	 * @param index
	 * @return 如果訪問過，就返回true, 否則訪問false
	 */
	public boolean in(int index) {
		return already_arr[index] == 1;
	}
	
	/**
	 * 功能: 更新出發頂點到index頂點的距離
	 * @param index
	 * @param len
	 */
	public void updateDis(int index, int len) {
		dis[index] = len;
	}
	/**
	 * 功能: 更新pre這個頂點的前驅頂點為index頂點
	 * @param pre
	 * @param index
	 */
	public void updatePre(int pre, int index) {
		pre_visited[pre] = index;
	}
	/**
	 * 功能:返回出發頂點到index頂點的距離
	 * @param index
	 */
	public int getDis(int index) {
		return dis[index];
	}
	
	
	/**
	 * 繼續選擇並返回新的訪問頂點， 比如這裡的G 完後，就是 A點作為新的訪問頂點(注意不是出發頂點)
	 * @return
	 */
	public int updateArr() {
		int min = 65535, index = 0;
		for(int i = 0; i < already_arr.length; i++) {
			if(already_arr[i] == 0 && dis[i] < min ) {
				min = dis[i];
				index = i;
			}
		}
		//更新 index 頂點被訪問過
		already_arr[index] = 1;
		return index;
	}
	
	//顯示最後的結果
	//即將三個陣列的情況輸出
	public void show() {
		
		System.out.println("==========================");
		//輸出already_arr
		for(int i : already_arr) {
			System.out.print(i + " ");
		}
		System.out.println();
		//輸出pre_visited
		for(int i : pre_visited) {
			System.out.print(i + " ");
		}
		System.out.println();
		//輸出dis
		for(int i : dis) {
			System.out.print(i + " ");
		}
		System.out.println();
		//為了好看最後的最短距離，我們處理
		char[] vertex = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G' };
		int count = 0;
		for (int i : dis) {
			if (i != 65535) {
				System.out.print(vertex[count] + "("+i+") ");
			} else {
				System.out.println("N ");
			}
			count++;
		}
		System.out.println();
		
	}

}