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File: graph_adjacency_matrix.py
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Created Time: 2023-02-23
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Author: krahets (krahets@163.com)
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import sys
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from pathlib import Path
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sys.path.append(str(Path(__file__).parent.parent))
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from modules import Vertex, print_matrix
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class GraphAdjMat:
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"""基於鄰接矩陣實現的無向圖類別"""
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def __init__(self, vertices: list[int], edges: list[list[int]]):
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"""建構子"""
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# 頂點串列，元素代表“頂點值”，索引代表“頂點索引”
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self.vertices: list[int] = []
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# 鄰接矩陣，行列索引對應“頂點索引”
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self.adj_mat: list[list[int]] = []
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# 新增頂點
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for val in vertices:
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self.add_vertex(val)
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# 新增邊
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# 請注意，edges 元素代表頂點索引，即對應 vertices 元素索引
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for e in edges:
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self.add_edge(e[0], e[1])
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def size(self) -> int:
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"""獲取頂點數量"""
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return len(self.vertices)
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def add_vertex(self, val: int):
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"""新增頂點"""
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n = self.size()
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# 向頂點串列中新增新頂點的值
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self.vertices.append(val)
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# 在鄰接矩陣中新增一行
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new_row = [0] * n
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self.adj_mat.append(new_row)
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# 在鄰接矩陣中新增一列
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for row in self.adj_mat:
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row.append(0)
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def remove_vertex(self, index: int):
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"""刪除頂點"""
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if index >= self.size():
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raise IndexError()
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# 在頂點串列中移除索引 index 的頂點
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self.vertices.pop(index)
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# 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的行
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self.adj_mat.pop(index)
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# 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的列
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for row in self.adj_mat:
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row.pop(index)
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def add_edge(self, i: int, j: int):
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"""新增邊"""
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# 參數 i, j 對應 vertices 元素索引
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# 索引越界與相等處理
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if i < 0 or j < 0 or i >= self.size() or j >= self.size() or i == j:
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raise IndexError()
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# 在無向圖中，鄰接矩陣關於主對角線對稱，即滿足 (i, j) == (j, i)
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self.adj_mat[i][j] = 1
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self.adj_mat[j][i] = 1
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def remove_edge(self, i: int, j: int):
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"""刪除邊"""
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# 參數 i, j 對應 vertices 元素索引
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# 索引越界與相等處理
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if i < 0 or j < 0 or i >= self.size() or j >= self.size() or i == j:
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raise IndexError()
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self.adj_mat[i][j] = 0
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self.adj_mat[j][i] = 0
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def print(self):
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"""列印鄰接矩陣"""
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print("頂點串列 =", self.vertices)
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print("鄰接矩陣 =")
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print_matrix(self.adj_mat)
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"""Driver Code"""
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if __name__ == "__main__":
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# 初始化無向圖
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# 請注意，edges 元素代表頂點索引，即對應 vertices 元素索引
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vertices = [1, 3, 2, 5, 4]
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edges = [[0, 1], [0, 3], [1, 2], [2, 3], [2, 4], [3, 4]]
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graph = GraphAdjMat(vertices, edges)
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print("\n初始化後，圖為")
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graph.print()
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# 新增邊
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# 頂點 1, 2 的索引分別為 0, 2
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graph.add_edge(0, 2)
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print("\n新增邊 1-2 後，圖為")
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graph.print()
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# 刪除邊
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# 頂點 1, 3 的索引分別為 0, 1
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graph.remove_edge(0, 1)
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print("\n刪除邊 1-3 後，圖為")
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graph.print()
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# 新增頂點
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graph.add_vertex(6)
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print("\n新增頂點 6 後，圖為")
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graph.print()
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# 刪除頂點
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# 頂點 3 的索引為 1
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graph.remove_vertex(1)
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print("\n刪除頂點 3 後，圖為")
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graph.print()
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