20192303 2020-2021-1 《数据结构与面向对象程序设计》实验九报告

20192303 2020-2021-1《数据结构与面向对象程序设计》实验九报告

课程：《程序设计与数据结构》
班级： 1923
姓名： 杨佳宁
学号： 20192303
实验教师：王志强
实验日期：2020年12月17日
必修/选修： 必修

一、实验内容
图的综合实践
(1) 初始化：根据屏幕提示（例如：输入1为无向图，输入2为有向图）初始化无向图和有向图（可用邻接矩阵，也可用邻接表），图需要自己定义（顶点个数、边个数，建议先在草稿纸上画出图，然后再输入顶点和边数）（2分）
(2) 图的遍历：完成有向图和无向图的遍历（深度和广度优先遍历）（4分）
(3) 完成有向图的拓扑排序，并输出拓扑排序序列或者输出该图存在环（3分）
(4) 完成无向图的最小生成树（Prim算法或Kruscal算法均可），并输出（3分）
(5) 完成有向图的单源最短路径求解（迪杰斯特拉算法）（3分）

二、实验过程及结果
(一) 初始化：根据屏幕提示（例如：输入1为无向图，输入2为有向图）初始化无向图和有向图（可用邻接矩阵，也可用邻接表），图需要自己定义（顶点个数、边个数，建议先在草稿纸上画出图，然后再输入顶点和边数）
（1）首先确定要建立的图

编程实现上述图，并建立成功

（二）图的遍历：完成有向图和无向图的遍历（深度和广度优先遍历）

（三）完成有向图的拓扑排序，并输出拓扑排序序列或者输出该图存在环

拓扑算法的代码：

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("拓扑顺序为：");
        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("存在环！");
        }
    }
}

因上述图中存在环，故其没有拓扑排序

使用另一个图验证拓扑排序功能的实现

（四）完成无向图的最小生成树（Prim算法或Kruscal算法均可），并输出

这里采用了Prim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）完成有向图的单源最短路径求解（迪杰斯特拉算法）

三、实验心得
上学期离散着重讲了图，因此对图的理解要比对树的更为深入。
本学期的数据结构与面向对象程序设计课程到此就结束了，收获很多，同时我也不会放弃对JAVA这门编程语言的学习。
四、参考资料
https://www.cnblogs.com/xiaohuiduan/p/11352209.html