如何使用Java实现图的广度优先搜索?

2024-05-10 17:19:22 浏览数 (1)

图的广度优先搜索(Breadth-First Search,简称BFS)是一种用于遍历和搜索图的算法。它从图中的一个顶点开始,逐层地遍历其相邻顶点,并保持一个队列来存储待访问的顶点。BFS算法的核心思想是先访问离起始顶点最近的顶点,在此基础上逐层向外扩展,直到遍历完所有的顶点。

下面是使用Java实现图的广度优先搜索的示例代码:

代码语言:javascript复制
import java.util.*;

public class GraphBFS {
    private int V; // 顶点的个数
    private LinkedList<Integer> adj[]; // 邻接表

    public GraphBFS(int v) {
        V = v;
        adj = new LinkedList[v];
        for (int i=0; i<v;   i)
            adj[i] = new LinkedList();
    }

    // 添加边
    void addEdge(int v, int w) {
        adj[v].add(w);
    }

    // 广度优先搜索
    void BFS(int s) {
        boolean visited[] = new boolean[V]; // 记录顶点是否被访问过

        LinkedList<Integer> queue = new LinkedList<>(); // 使用队列保存待访问的顶点
        visited[s] = true;
        queue.add(s);

        while (queue.size() != 0) {
            s = queue.poll();
            System.out.print(s   " ");

            // 获取s的邻接顶点,如果未被访问过,则加入队列并标记为已访问
            Iterator<Integer> iterator = adj[s].listIterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                int n = iterator.next();
                if (!visited[n]) {
                    visited[n] = true;
                    queue.add(n);
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String args[]) {
        GraphBFS g = new GraphBFS(6);

        g.addEdge(0, 1);
        g.addEdge(0, 2);
        g.addEdge(1, 3);
        g.addEdge(2, 4);
        g.addEdge(2, 5);

        System.out.println("广度优先遍历结果:");
        g.BFS(0);
    }
}

上述示例代码中,我们首先定义了一个图的类GraphBFS,包含了图的顶点个数V和邻接表数组adj。构造函数用于初始化图的顶点和邻接表。addEdge方法用于添加边。

在BFS方法中,我们使用一个visited数组来记录顶点是否被访问过,并使用一个队列queue来保存待访问的顶点。首先将起始顶点标记为已访问,并入队。然后,开始循环遍历队列。每次从队列中取出一个顶点s,输出它,并将其未访问过的邻接顶点加入队列并标记为已访问。这样就完成了一次广度优先搜索。最终,所有顶点被访问完毕。

在main方法中,我们创建了一个图,并添加了边。然后调用BFS方法以广度优先的方式遍历图,并输出结果。

以上就是使用Java实现图的广度优先搜索的示例代码。

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