hello-algo/codes/java/chapter_graph/graph_adjacency_list.java

/**
 * File: graph_adjacency_list.java
 * Created Time: 2023-01-26
 * Author: Krahets (krahets@163.com)
 */

package chapter_graph;

import java.util.*;

/* 顶点类 */
class Vertex {
    int val;
    public Vertex(int val) {
        this.val = val;
    }
}

/* 基于邻接表实现的无向图类 */
class GraphAdjList {
    // 请注意，vertices 和 adjList 中存储的都是 Vertex 对象
    Map<Vertex, Set<Vertex>> adjList; // 邻接表（使用哈希表实现）

    /* 构造函数 */
    public GraphAdjList(Vertex[][] edges) {
        this.adjList = new HashMap<>();
        // 添加所有顶点和边
        for (Vertex[] edge : edges) {
            addVertex(edge[0]);
            addVertex(edge[1]);
            addEdge(edge[0], edge[1]);
        }
    }

    /* 获取顶点数量 */
    public int size() {
        return adjList.size();
    }

    /* 添加边 */
    public void addEdge(Vertex vet1, Vertex vet2) {
        if (!adjList.containsKey(vet1) || !adjList.containsKey(vet2) || vet1 == vet2)
            throw new IllegalArgumentException();
        // 添加边 vet1 - vet2
        adjList.get(vet1).add(vet2);
        adjList.get(vet2).add(vet1);
    }

    /* 删除边 */
    public void removeEdge(Vertex vet1, Vertex vet2) {
        if (!adjList.containsKey(vet1) || !adjList.containsKey(vet2) || vet1 == vet2)
            throw new IllegalArgumentException();
        // 删除边 vet1 - vet2
        adjList.get(vet1).remove(vet2);
        adjList.get(vet2).remove(vet1);
    }

    /* 添加顶点 */
    public void addVertex(Vertex vet) {
        if (adjList.containsKey(vet))
            return;
        // 在邻接表中添加一个新链表（即 HashSet）
        adjList.put(vet, new HashSet<>());
    }

    /* 删除顶点 */
    public void removeVertex(Vertex vet) {
        if (!adjList.containsKey(vet))
            throw new IllegalArgumentException();
        // 在邻接表中删除顶点 vet 对应的链表（即 HashSet）
        adjList.remove(vet);
        // 遍历其它顶点的链表（即 HashSet），删除所有包含 vet 的边
        for (Set<Vertex> set : adjList.values()) {
            set.remove(vet);
        }
    }

    /* 打印邻接表 */
    public void print() {
        System.out.println("邻接表 =");
        for (Map.Entry<Vertex, Set<Vertex>> entry : adjList.entrySet()) {
            List<Integer> tmp = new ArrayList<>();
            for (Vertex vertex : entry.getValue())
                tmp.add(vertex.val);
            System.out.println(entry.getKey().val + ": " + tmp + ",");
        }
    }
}

public class graph_adjacency_list {
    public static void main(String[] args) {
        /* 初始化无向图 */
        Vertex v0 = new Vertex(1),
               v1 = new Vertex(3),
               v2 = new Vertex(2),
               v3 = new Vertex(5),
               v4 = new Vertex(4);
        Vertex[][] edges = { { v0, v1 }, { v1, v2 }, { v2, v3 }, { v0, v3 }, { v2, v4 }, { v3, v4 } };
        GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges);
        System.out.println("\n初始化后，图为");
        graph.print();

        /* 添加边 */
        // 顶点 1, 2 即 v0, v2
        graph.addEdge(v0, v2);
        System.out.println("\n添加边 1-2 后，图为");
        graph.print();

        /* 删除边 */
        // 顶点 1, 3 即 v0, v1
        graph.removeEdge(v0, v1);
        System.out.println("\n删除边 1-3 后，图为");
        graph.print();

        /* 添加顶点 */
        Vertex v5 = new Vertex(6);
        graph.addVertex(v5);
        System.out.println("\n添加顶点 6 后，图为");
        graph.print();

        /* 删除顶点 */
        // 顶点 3 即 v1
        graph.removeVertex(v1);
        System.out.println("\n删除顶点 3 后，图为");
        graph.print();
    }
}