java搜索无向图中两点之间所有路径的算法

时间:2021-05-19

参考java查找无向连通图中两点间所有路径的算法,对代码进行了部分修改,并编写了测试用例。

算法要求:

1. 在一个无向连通图中求出两个给定点之间的所有路径;
2. 在所得路径上不能含有环路或重复的点;

算法思想描述:

1. 整理节点间的关系,为每个节点建立一个集合,该集合中保存所有与该节点直接相连的节点(不包括该节点自身);

2. 定义两点一个为起始节点,另一个为终点,求解两者之间的所有路径的问题可以被分解为如下所述的子问题:对每一个与起始节点直接相连的节点,求解它到终点的所有路径(路径上不包括起始节点)得到一个路径集合,将这些路径集合相加就可以得到起始节点到终点的所有路径;依次类推就可以应用递归的思想,层层递归直到终点,若发现希望得到的一条路径,则转储并打印输出;若发现环路,或发现死路,则停止寻路并返回;

3. 用栈保存当前已经寻到的路径(不是完整路径)上的节点,在每一次寻到完整路径时弹出栈顶节点;而在遇到从栈顶节点无法继续向下寻路时也弹出该栈顶节点,从而实现回溯。

实现代码

1.Node.java

import java.util.ArrayList; 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 { public static Stack<Node> stack = new Stack<Node>(); public static ArrayList<Object[]> sers = new ArrayList<Object[]>(); 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; } 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); System.out.println("\n"); } /* * 寻找路径的方法 * cNode: 当前的起始节点currentNode * pNode: 当前起始节点的上一节点previousNode * sNode: 最初的起始节点startNode * eNode: 终点endNode */ public static boolean getPaths(Node cNode, Node pNode, Node sNode, Node eNode) { Node nNode = null; if (cNode != null && pNode != null && cNode == pNode) return false; if (cNode != null) { int i = 0; stack.push(cNode); if (cNode == eNode) { showAndSavePath(); return true; } else { /* * 从与当前起始节点cNode有连接关系的节点集中按顺序遍历得到一个节点 * 作为下一次递归寻路时的起始节点 */ nNode = cNode.getRelationNodes().get(i); while (nNode != null) { /* * 如果nNode是最初的起始节点或者nNode就是cNode的上一节点或者nNode已经在栈中 , * 说明产生环路 ,应重新在与当前起始节点有连接关系的节点集中寻找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; } if (getPaths(nNode, cNode, sNode, eNode)) { stack.pop(); } i++; if (i >= cNode.getRelationNodes().size()) nNode = null; else nNode = cNode.getRelationNodes().get(i); } /* * 当遍历完所有与cNode有连接关系的节点后, * 说明在以cNode为起始节点到终点的路径已经全部找到 */ stack.pop(); return false; } } else return false; } public static void main(String[] args) { int nodeRalation[][] = { {1}, //0 {0,5,2,3},//1 {1,4}, //2 {1,4}, //3 {2,3,5}, //4 {1,4} //5 }; Node[] node = new Node[nodeRalation.length]; for(int i=0;i<nodeRalation.length;i++) { node[i] = new Node(); node[i].setName("node" + i); } 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; //释放内存 } getPaths(node[0], null, node[0], node[4]); }}

输出:

node0->node1->node5->node4

node0->node1->node2->node4

node0->node1->node3->node4

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。

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