JavaScript-JavaScript数据结构和算法之图和图算法,

图的定义

JavaScript-JavaScript数据结构和算法之图和图算法,

图(Graph)是由顶点的有穷非空集合和顶点之间边的集合组成,通常表示为:G(V,E),其中,G表示一个图,V是图G中顶点的集合,E是图G中边的集合。

有向图

有向边:若从顶点Vi到Vj的边有方向,则称这条边为有向边,也成为弧(Arc),用有序偶来表示,Vi称为弧尾,Vj称为弧头。

无序图

无向边:若顶点Vi到Vj之间的边没有方向,则称这条边为无向边(Edge),用无序偶(Vi,Vj)来表示。

简单图

简单图:在图结构中,若不存在顶点到其自身的边,且同一条边不重复出现,则称这样的图为简单图。

图类

表示顶点

创建图类的第一步就是要创建一个Vertex类来保存顶点和边。这个类的作用和链表、二叉搜索树的Node类一样。Vertex类有两个数据成员:一个用于标识顶点,另一个表明是否被访问过的布尔值。分别被命名为label和wasVisited。

复制代码 代码如下:

function Vertex(label){

l = label;

}

我们将所有顶点保存在数组中,在图类里,可以通过他们在数组中的位置引用他们

表示边

图的实际信息都保存在“边”上面,因为他们描述了图的结构。二叉树的一个父节点只能有两个子节点,而图的结构却要灵活得多,一个顶点既可以有一条边,也可以有多条边和它相连。

我们将表示图的边的方法成为邻接表或者邻接表数组。它将存储由顶点的相邻顶点列表构成的数组

构建图

定义如下一个Graph类:

复制代码 代码如下:

function Graph(v){

ices = v;//vertices至高点

s = 0;

= [];

for(var i =0;I<ices;++i){

[i] = [];

[i](');

}

dge = addEdge;

ring = toString;

}

这个类会记录一个图表示了多少条边,并使用一个长度与图的顶点数来记录顶点的数量。

复制代码 代码如下:

function addEdge(){

[v](w);

[w](v);

s++;

}

这里我们使用for循环为数组中的每个元素添加一个子数组来存储所有的相邻顶点,并将所有元素初始化为空字符串。

图的遍历

深度优先遍历

深度优先遍历(DepthFirstSearch),也有称为深度优先搜索,简称为DFS。

比如在一个房间内寻找一把钥匙,无论从哪一间房间开始都可以,将房间内的墙角、床头柜、床上、床下、衣柜、电视柜等挨个寻找,做到不放过任何一个死角,当所有的抽屉、储藏柜中全部都找遍后,接着再寻找下一个房间。

深度优先搜索:

深度优先搜索就是访问一个没有访问过的顶点,将他标记为已访问,再递归地去访问在初始顶点的邻接表中其他没有访问过的顶点

为Graph类添加一个数组:

复制代码 代码如下:

ed = [];//保存已访问过的顶点

for(var i=0;i<ices;++i){

ed[i] = false;//初始化为false

}

深度优先搜索函数:

复制代码 代码如下:

function dfs(v){

ed[v] = true;

//if语句在这里不是必须的

if([v] != undefined){

print("Visited vertex: " + v );

for each(var w in [v]){

if(!ed[w]){

(w);

}

}

}

}

广度优先搜索

广度优先搜索(BFS)属于一种盲目搜寻法,目的是系统地展开并检查图中的所有节点,以找寻结果。换句话说,它并不考虑结果的可能位置,彻底地搜索整张图,直到找到结果为止。

广度优先搜索从第一个顶点开始,尝试访问尽可能靠近它的顶点,如下图所示:

其工作原理为:

1. 首先查找与当前顶点相邻的未访问的顶点,将其添加到已访问顶点列表及队列中;

2. 然后从图中取出下一个顶点v,添加到已访问的顶点列表

3. 最后将所有与v相邻的.未访问顶点添加到队列中

下面是广度优先搜索函数的定义:

复制代码 代码如下:

function bfs(s){

var queue = [];

ed = true;

(s);//添加到队尾

while(th>0){

var v = t();//从队首移除

if(v == undefined){

print("Visited vertex: " + v);

}

for each(var w in [v]){

if(!ed[w]){

To[w] = v;

ed[w] = true;

(w);

}

}

}

}

最短路径

在执行广度优先搜索时,会自动查找从一个顶点到另一个相连顶点的最短路径

确定路径

要查找最短路径,需要修改广度优先搜索算法来记录从一个顶点到另一个顶点的路径,我们需要一个数组来保存从一个顶点操下一个顶点的所有边,我们将这个数组命名为edgeTo

复制代码 代码如下:

To = [];//将这行添加到Graph类中

//bfs函数

function bfs(s){

var queue = [];

ed = true;

(s);//添加到队尾

while(th>0){

var v = t();//从队首移除

if(v == undefined){

print("Visited vertex: " + v);

}

for each(var w in [v]){

if(!ed[w]){

To[w] = v;

ed[w] = true;

(w);

}

}

}

}

拓扑排序算法

拓扑排序会对有向图的所有顶点进行排序,使有向边从前面的顶点指向后面的顶点。

拓扑排序算法与BFS类似,不同的是,拓扑排序算法不会立即输出已访问的顶点,而是访问当前顶点邻接表中的所有相邻顶点,直到这个列表穷尽时,才会将当前顶点压入栈中。

拓扑排序算法被拆分为两个函数,第一个函数是topSort(),用来设置排序进程并调用一个辅助函数topSortHelper(),然后显示排序好的顶点列表

拓扑排序算法主要工作是在递归函数topSortHelper()中完成的,这个函数会将当前顶点标记为已访问,然后递归访问当前顶点邻接表中的每个顶点,标记这些顶点为已访问。最后,将当前顶点压入栈中。

复制代码 代码如下:

//topSort()函数

function topSort(){

var stack = [];

var visited = [];

for(var i =0;i<ices;i++){

visited[i] = false;

}

for(var i = 0;i<ices;i++){

if(visited[i] == false){

ortHelper(i,visited,stack);

}

}

for(var i = 0;i<th;i++){

if(stack[i] !=undefined && stack[i] != false){

print(exList[stack[i]]);

}

}

}

//topSortHelper()函数

function topSortHelper(v,visited,stack){

visited[v] = true;

for each(var w in [v]){

if(!visited[w]){

ortHelper(visited[w],visited,stack);

}

}

(v);

}