Add graph c++ code (#357)

* add c++ graph code

* fix the header

* delete the header wrongly auto added by editor

* fix for format

* fix code style

* fix code style

* fix graph_adjacency_list.cpp，alter 构造函数 to 构造方法

* update the markdown

* add deconstructor

* remove the deconstructor

* Update graph_adjacency_matrix.cpp

* Update graph_adjacency_list.cpp

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Co-authored-by: Yudong Jin <krahets@163.com>

codes/cpp/chapter_graph/graph_adjacency_list.cpp

@@ -0,0 +1,129 @@
+/**
+ * File: graph_adjacency_list.cpp
+ * Created Time: 2023-02-09
+ * Author: what-is-me (whatisme@outlook.jp)
+ */
+
+#include "../include/include.hpp"
+
+/* 顶点类 */
+struct Vertex {
+    int val;
+    Vertex(int val) : 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
+    unordered_map<Vertex*, unordered_set<Vertex*>> adjList;  // 邻接表（使用哈希表实现）
+
+public:
+    /* 构造方法 */
+    GraphAdjList(const vector<vector<Vertex*>>& edges) {
+        // 添加所有顶点和边
+        for (const vector<Vertex*>& edge : edges) {
+            addVertex(edge[0]);
+            addVertex(edge[1]);
+            addEdge(edge[0], edge[1]);
+        }
+    }
+
+    /* 获取顶点数量 */
+    int size() { return adjList.size(); }
+
+    /* 添加边 */
+    void addEdge(Vertex* vet1, Vertex* vet2) {
+        if (!adjList.count(vet1) || !adjList.count(vet2) || vet1 == vet2)
+            throw invalid_argument("不存在顶点");
+        // 添加边 vet1 - vet2
+        adjList[vet1].insert(vet2);
+        adjList[vet2].insert(vet1);
+    }
+
+    /* 删除边 */
+    void removeEdge(Vertex* vet1, Vertex* vet2) {
+        if (!adjList.count(vet1) || !adjList.count(vet2) || vet1 == vet2)
+            throw invalid_argument("不存在顶点");
+        // 删除边 vet1 - vet2
+        adjList[vet1].erase(vet2);
+        adjList[vet2].erase(vet1);
+    }
+
+    /* 添加顶点 */
+    void addVertex(Vertex* vet) {
+        if (adjList.count(vet)) return;
+        // 在邻接表中添加一个新链表（即 HashSet）
+        adjList[vet] = unordered_set<Vertex*>();
+    }
+
+    /* 删除顶点 */
+    void removeVertex(Vertex* vet) {
+        if (!adjList.count(vet))
+            throw invalid_argument("不存在顶点");
+        // 在邻接表中删除顶点 vet 对应的链表（即 HashSet）
+        adjList.erase(vet);
+        // 遍历其它顶点的链表（即 HashSet），删除所有包含 vet 的边
+        for (auto& [key, set_] : adjList) {
+            set_.erase(vet);
+        }
+    }
+
+    /* 打印邻接表 */
+    void print() {
+        cout << "邻接表 =" << endl;
+        for (auto& [key, value] : adjList) {
+            vector<int> tmp;
+            for (Vertex* vertex : value)
+                tmp.push_back(vertex->val);
+            cout << key->val << ": ";
+            PrintUtil::printVector(tmp);
+        }
+    }
+};
+
+
+/* Driver Code */
+int main() {
+    /* 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);
+    vector<vector<Vertex*>> edges = {{v0, v1}, {v1, v2}, {v2, v3}, {v0, v3}, {v2, v4}, {v3, v4}};
+    GraphAdjList graph(edges);
+    cout << "\n初始化后，图为" << endl;
+    graph.print();
+
+    /* 添加边 */
+    // 顶点 1, 2 即 v0, v2
+    graph.addEdge(v0, v2);
+    cout << "\n添加边 1-2 后，图为" << endl;
+    graph.print();
+
+    /* 删除边 */
+    // 顶点 1, 3 即 v0, v1
+    graph.removeEdge(v0, v1);
+    cout << "\n删除边 1-3 后，图为" << endl;
+    graph.print();
+
+    /* 添加顶点 */
+    Vertex* v5 = new Vertex(6);
+    graph.addVertex(v5);
+    cout << "\n添加顶点 6 后，图为" << endl;
+    graph.print();
+
+    /* 删除顶点 */
+    // 顶点 3 即 v1
+    graph.removeVertex(v1);
+    cout << "\n删除顶点 3 后，图为" << endl;
+    graph.print();
+
+    /* 释放内存 */
+    delete v0;
+    delete v1;
+    delete v2;
+    delete v3;
+    delete v4;
+    delete v5;
+}

codes/cpp/chapter_graph/graph_adjacency_matrix.cpp

@@ -0,0 +1,126 @@
+/**
+ * File: graph_adjacency_matrix.cpp
+ * Created Time: 2023-02-09
+ * Author: what-is-me (whatisme@outlook.jp)
+ */
+
+#include "../include/include.hpp"
+
+/* 基于邻接矩阵实现的无向图类 */
+class GraphAdjMat {
+    vector<int> vertices;        // 顶点列表，元素代表“顶点值”，索引代表“顶点索引”
+    vector<vector<int>> adjMat;  // 邻接矩阵，行列索引对应“顶点索引”
+
+public:
+    /* 构造方法 */
+    GraphAdjMat(const vector<int>& vertices, const vector<vector<int>>& edges) {
+        // 添加顶点
+        for (int val : vertices) {
+            addVertex(val);
+        }
+        // 添加边
+        // 请注意，edges 元素代表顶点索引，即对应 vertices 元素索引
+        for (const vector<int>& edge : edges) {
+            addEdge(edge[0], edge[1]);
+        }
+    }
+
+    /* 获取顶点数量 */
+    int size() const {
+        return vertices.size();
+    }
+
+    /* 添加顶点 */
+    void addVertex(int val) {
+        int n = size();
+        // 向顶点列表中添加新顶点的值
+        vertices.push_back(val);
+        // 在邻接矩阵中添加一行
+        adjMat.emplace_back(n, 0);
+        // 在邻接矩阵中添加一列
+        for (vector<int>& row : adjMat) {
+            row.push_back(0);
+        }
+    }
+
+    /* 删除顶点 */
+    void removeVertex(int index) {
+        if (index >= size()) {
+            throw out_of_range("顶点不存在");
+        }
+        // 在顶点列表中移除索引 index 的顶点
+        vertices.erase(vertices.begin() + index);
+        // 在邻接矩阵中删除索引 index 的行
+        adjMat.erase(adjMat.begin() + index);
+        // 在邻接矩阵中删除索引 index 的列
+        for (vector<int>& row : adjMat) {
+            row.erase(row.begin() + index);
+        }
+    }
+
+    /* 添加边 */
+    // 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
+    void addEdge(int i, int j) {
+        // 索引越界与相等处理
+        if (i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j) {
+            throw out_of_range("顶点不存在");
+        }
+        // 在无向图中，邻接矩阵沿主对角线对称，即满足 (i, j) == (j, i)
+        adjMat[i][j] = 1;
+        adjMat[j][i] = 1;
+    }
+
+    /* 删除边 */
+    // 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
+    void removeEdge(int i, int j) {
+        // 索引越界与相等处理
+        if (i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j) {
+            throw out_of_range("顶点不存在");
+        }
+        adjMat[i][j] = 0;
+        adjMat[j][i] = 0;
+    }
+
+    /* 打印邻接矩阵 */
+    void print() {
+        cout << "顶点列表 = ";
+        PrintUtil::printVector(vertices);
+        cout << "邻接矩阵 =" << endl;
+        PrintUtil::printVectorMatrix(adjMat);
+    }
+};
+
+
+/* Driver Code */
+int main() {
+    /* 初始化无向图 */
+    // 请注意，edges 元素代表顶点索引，即对应 vertices 元素索引
+    vector<int> vertices = {1, 3, 2, 5, 4};
+    vector<vector<int>> edges = {{0, 1}, {0, 2}, {1, 2}, {2, 3}, {0, 3}, {2, 4}, {3, 4}};
+    GraphAdjMat graph(vertices, edges);
+    cout << "\n初始化后，图为" << endl;
+    graph.print();
+
+    /* 添加边 */
+    // 顶点 1, 2 的索引分别为 0, 2
+    graph.addEdge(0, 2);
+    cout << "\n添加边 1-2 后，图为" << endl;
+    graph.print();
+
+    /* 删除边 */
+    // 顶点 1, 3 的索引分别为 0, 1
+    graph.removeEdge(0, 1);
+    cout << "\n删除边 1-3 后，图为" << endl;
+    graph.print();
+
+    /* 添加顶点 */
+    graph.addVertex(6);
+    cout << "\n添加顶点 6 后，图为" << endl;
+    graph.print();
+
+    /* 删除顶点 */
+    // 顶点 3 的索引为 1
+    graph.removeVertex(1);
+    cout << "\n删除顶点 3 后，图为" << endl;
+    graph.print();
+}