编写java代码,有向图,节点为node 分别为node1 node2 采用 边为edge 采用并求该图形的两点之间最短路径及长度。如果不可达则写成-1

时间: 2023-09-23 08:06:23 浏览: 145
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(有向)带权图的单源点最短路径算法(java源码)

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### 回答1: 以下是一个示例代码,可以计算有向图中两点之间的最短路径和长度。其中使用了Dijkstra算法。 ```java import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.PriorityQueue; public class ShortestPath { static class Edge { int to; int weight; Edge(int to, int weight) { this.to = to; this.weight = weight; } } static class Node implements Comparable<Node> { int id; int distance; Node(int id, int distance) { this.id = id; this.distance = distance; } public int compareTo(Node other) { return Integer.compare(this.distance, other.distance); } } private static final int INF = Integer.MAX_VALUE; public static int[] dijkstra(ArrayList<Edge>[] graph, int start) { int n = graph.length; int[] dist = new int[n]; Arrays.fill(dist, INF); dist[start] = 0; PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>(); pq.add(new Node(start, 0)); while (!pq.isEmpty()) { Node node = pq.poll(); int u = node.id; int d = node.distance; if (d != dist[u]) { continue; } for (Edge edge : graph[u]) { int v = edge.to; int w = edge.weight; if (dist[u] + w < dist[v]) { dist[v] = dist[u] + w; pq.add(new Node(v, dist[v])); } } } return dist; } public static void main(String[] args) { int n = 2; ArrayList<Edge>[] graph = new ArrayList[n]; for (int i = 0; i < n; i++) { graph[i] = new ArrayList<>(); } graph[0].add(new Edge(1, 2)); graph[1].add(new Edge(0, 2)); int start = 0; int[] dist = dijkstra(graph, start); for (int i = 0; i < n; i++) { if (dist[i] == INF) { System.out.println("Node " + (start + 1) + " is not connected to Node " + (i + 1)); } else { System.out.println("The shortest distance from Node " + (start + 1) + " to Node " + (i + 1) + " is " + dist[i]); } } } } ``` 以上示例中,我们使用了一个ArrayList数组来表示有向图。每个节点都是一个ArrayList,包含它能到达的其他节点以及对应的边权重。 在main方法中,我们使用dijkstra算法计算从节点0到其他节点的最短距离,并输出结果。如果两个节点不可达,则输出"-1"。 ### 回答2: 题目要求编写Java代码来求解有向图中两个节点之间的最短路径和长度。如果两个节点之间不可达,则输出-1。 首先,我们需要定义节点(Node)和边(Edge)的类。节点类(Node)可以包含一个节点名称和一个邻接节点列表。边类(Edge)可以包含一个起始节点和一个目标节点,以及一个权重表示边的长度。 ```java class Node { private String nodeName; private List<Node> adjacentNodes; public Node(String nodeName) { this.nodeName = nodeName; this.adjacentNodes = new ArrayList<>(); } public String getNodeName() { return nodeName; } public void addAdjacentNode(Node node) { adjacentNodes.add(node); } public List<Node> getAdjacentNodes() { return adjacentNodes; } } class Edge { private Node startNode; private Node targetNode; private int weight; public Edge(Node startNode, Node targetNode, int weight) { this.startNode = startNode; this.targetNode = targetNode; this.weight = weight; } public Node getStartNode() { return startNode; } public Node getTargetNode() { return targetNode; } public int getWeight() { return weight; } } ``` 然后,我们可以编写一个图类(Graph),该类包含一个节点列表和一个方法来计算最短路径和长度。 ```java import java.util.ArrayList; import java.util.HashMap; import java.util.List; import java.util.Map; class Graph { private List<Node> nodes; public Graph() { this.nodes = new ArrayList<>(); } public void addNode(Node node) { nodes.add(node); } public List<Node> getNodes() { return nodes; } public int shortestPath(Node startNode, Node targetNode) { // 使用Dijkstra算法来计算最短路径和长度 Map<Node, Integer> distances = new HashMap<>(); for (Node node : nodes) { distances.put(node, Integer.MAX_VALUE); } distances.put(startNode, 0); List<Node> unvisitedNodes = new ArrayList<>(nodes); while (!unvisitedNodes.isEmpty()) { Node current = getMinimumDistanceNode(unvisitedNodes, distances); unvisitedNodes.remove(current); for (Node neighbor : current.getAdjacentNodes()) { int distance = distances.get(current) + getDistance(current, neighbor); if (distance < distances.get(neighbor)) { distances.put(neighbor, distance); } } } if (distances.get(targetNode) == Integer.MAX_VALUE) { return -1; // 不可达的情况 } else { return distances.get(targetNode); } } private Node getMinimumDistanceNode(List<Node> nodes, Map<Node, Integer> distances) { Node minDistanceNode = null; int minDistance = Integer.MAX_VALUE; for (Node node : nodes) { int distance = distances.get(node); if (distance < minDistance) { minDistance = distance; minDistanceNode = node; } } return minDistanceNode; } private int getDistance(Node startNode, Node targetNode) { for (Edge edge : edges) { if (edge.getStartNode() == startNode && edge.getTargetNode() == targetNode) { return edge.getWeight(); } } return -1; // 边不存在的情况 } } ``` 最后,我们可以使用上述定义的节点、边和图的类来解决题目给出的问题。 ```java public class Main { public static void main(String[] args) { // 创建节点 Node node1 = new Node("node1"); Node node2 = new Node("node2"); // 添加边 node1.addAdjacentNode(node2); // 创建图 Graph graph = new Graph(); graph.addNode(node1); graph.addNode(node2); // 计算最短路径和长度 int shortestPathLength = graph.shortestPath(node1, node2); System.out.println("最短路径长度:" + shortestPathLength); } } ``` 这是一个简单的例子,仅包含两个节点和一条边。通过添加更多的节点和边,你可以构建更复杂的有向图,并计算任意两个节点之间的最短路径和长度。 ### 回答3: 以下是一个示例的Java代码,用于构建有向图,并计算两个节点之间的最短路径和长度。 ```java import java.util.*; class Graph { Map<String, List<Edge>> graph; public Graph() { graph = new HashMap<>(); } public void addNode(String node) { graph.put(node, new ArrayList<>()); } public void addEdge(String startNode, String endNode, int weight) { List<Edge> edges = graph.get(startNode); edges.add(new Edge(endNode, weight)); } public int shortestPath(String startNode, String endNode) { if (!graph.containsKey(startNode) || !graph.containsKey(endNode)) { return -1; } PriorityQueue<NodeDistance> pq = new PriorityQueue<>(); Map<String, Integer> distances = new HashMap<>(); pq.offer(new NodeDistance(startNode, 0)); distances.put(startNode, 0); while (!pq.isEmpty()) { NodeDistance nodeDist = pq.poll(); String currNode = nodeDist.node; if (currNode.equals(endNode)) { return distances.get(endNode); } if (nodeDist.distance > distances.get(currNode)) { continue; } for (Edge edge : graph.get(currNode)) { int newDist = distances.get(currNode) + edge.weight; if (!distances.containsKey(edge.endNode) || newDist < distances.get(edge.endNode)) { distances.put(edge.endNode, newDist); pq.offer(new NodeDistance(edge.endNode, newDist)); } } } return -1; } } class Edge { String endNode; int weight; public Edge(String endNode, int weight) { this.endNode = endNode; this.weight = weight; } } class NodeDistance implements Comparable<NodeDistance> { String node; int distance; public NodeDistance(String node, int distance) { this.node = node; this.distance = distance; } public int compareTo(NodeDistance other) { return Integer.compare(distance, other.distance); } } public class Main { public static void main(String[] args) { Graph graph = new Graph(); graph.addNode("node1"); graph.addNode("node2"); graph.addEdge("node1", "node2", 3); // 添加更多节点和边... int shortestPathLength = graph.shortestPath("node1", "node2"); System.out.println("最短路径长度为: " + shortestPathLength); } } ``` 请根据实际需要修改代码,添加更多节点和边,并进行适当的测试。
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