20192303 2020-2021-1《資料結構與面向物件程式設計》實驗九報告

課程：《程式設計與資料結構》
班級： 1923
姓名： 楊佳寧
學號： 20192303
實驗教師：王志強
實驗日期：2020年12月17日
必修/選修： 必修

一、實驗內容
圖的綜合實踐
(1) 初始化：根據螢幕提示（例如：輸入1為無向圖，輸入2為有向圖）初始化無向圖和有向圖（可用鄰接矩陣，也可用鄰接表），圖需要自己定義（頂點個數、邊個數，建議先在草稿紙上畫出圖，然後再輸入頂點和邊數）（2分）
(2) 圖的遍歷：完成有向圖和無向圖的遍歷（深度和廣度優先遍歷）（4分）
(3) 完成有向圖的拓撲排序，並輸出拓撲排序序列或者輸出該圖存在環（3分）
(4) 完成無向圖的最小生成樹（Prim演算法或Kruscal演算法均可），並輸出（3分）
(5) 完成有向圖的單源最短路徑求解（迪傑斯特拉演算法）（3分）

二、實驗過程及結果
(一) 初始化：根據螢幕提示（例如：輸入1為無向圖，輸入2為有向圖）初始化無向圖和有向圖（可用鄰接矩陣，也可用鄰接表），圖需要自己定義（頂點個數、邊個數，建議先在草稿紙上畫出圖，然後再輸入頂點和邊數）
（1）首先確定要建立的圖

程式設計實現上述圖，並建立成功

（二）圖的遍歷：完成有向圖和無向圖的遍歷（深度和廣度優先遍歷）

（三）完成有向圖的拓撲排序，並輸出拓撲排序序列或者輸出該圖存在環

拓撲演算法的程式碼：

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;


public class TopSort {

    Graph g ;
    public TopSort( Graph g)
    {
        this.g = g;
        g.buildGraphyou();
    }

    public void topSort()
    {
        Queue<Vertex> queue= new LinkedList<Vertex>();

        int length = g.getLength();
        for(int i=0;i<length;i++)
        {

            if(g.getEnterEdgeNumber(g.v[i])==0)
            {
                queue.add(g.v[i]);
            }
        }

        System.out.print("拓撲順序為：");
        while(!queue.isEmpty())
        {
            Vertex ver = queue.poll();
            ArrayList<Vertex> al = g.getAdjacentVertex(ver);
            for (Vertex vertex : al) {
                System.out.print(ver.from + " ");
                if (--vertex.indegree == 0)
                    queue.add(vertex);
            }

        }
        if (!queue.isEmpty()){
            System.out.println("存在環！");
        }
    }
}

 

因上述圖中存在環，故其沒有拓撲排序

使用另一個圖驗證拓撲排序功能的實現

（四）完成無向圖的最小生成樹（Prim演算法或Kruscal演算法均可），並輸出

這裡採用了Prim演算法

public class PrimTest {
    public static void main(String[] args) {
        bookGraph();
    }

    public static void bookGraph(){
        Prim prim = new Prim (6);
        shiyan9.Edge[] edges = new shiyan9.Edge[10];
        edges[0] = new shiyan9.Edge(0,1,6);
        edges[1] = new shiyan9.Edge(1,4,3);
        edges[2] = new shiyan9.Edge(4,5,6);
        edges[3] = new shiyan9.Edge(5,3,2);
        edges[4] = new shiyan9.Edge(3,0,5);
        edges[5] = new shiyan9.Edge(0,2,1);
        edges[6] = new shiyan9.Edge(1,2,5);
        edges[7] = new shiyan9.Edge(4,2,6);
        edges[8] = new shiyan9.Edge(5,2,4);
        edges[9] = new shiyan9.Edge(3,2,5);


        for(int i = 0;i<10;i++){
            prim.insertEdge(edges[i]);
        }
        prim.bianli();
        prim.Prim();
    }

    public static void randomGraph(){

        Prim prim = new Prim(100);
        for(int i = 0;i<1000;){
            int preV = (int)(Math.random()*100);
            int folV = (int)(Math.random()*100);
            int weight = (int)(Math.random()*100+1);
            if(preV != folV){
                shiyan9.Edge edge = new Edge(preV,folV,weight);
                try{
                    prim.insertEdge(edge);
                    i++;
                }catch(Exception e){
                    continue;
                }
            }
        }
        prim.bianli();
        prim.Prim();
    }
}
 

（五）完成有向圖的單源最短路徑求解（迪傑斯特拉演算法）

三、實驗心得
上學期離散著重講了圖，因此對圖的理解要比對樹的更為深入。
本學期的資料結構與面向物件程式設計課程到此就結束了，收穫很多，同時我也不會放棄對JAVA這門程式語言的學習。
四、參考資料
https://www.cnblogs.com/xiaohuiduan/p/11352209.html