Transcript jgrapht包简介

JGraphT包简介
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JGraphT简介
• 项目主页： http://jgrapht.sourceforge.net/
• 项目创造人：巴拉克西奈
（ [email protected] ）
• 版权所有（ C ） 2003-2007年，由巴拉克西奈和编辑者。
•
• 这个库是免费软件，如果您拥有GNU通用公共许可证或
者2.1版（及其以后版本）的授权，那么您可以重新分配
或修改它。
• 0.8.0版现已有售。 JGraphT现在需要在Java 1.6建立和运
行。
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JGraphT简介（续）
• JGraphT是一个免费的Java图形库，
提供数学图论对象和算法。
• JGraphT支持各种类型的图表，其中包括：
*有向图和无向图
*加权图/无权图
*简单图，复合图 ，伪图。
* 不可修改图(允许模块提供“只读”方式访问
图的内部)
* listenable graphs（可监听图） -允许外部监
听器跟踪修改。
3
*
子图的自动更新
•
图形可视化
JGraphT涉及了几乎所有的对图这一数据结
构的操作。例如，创建图，修改图，删除
图，添加顶点，构造边，图的遍历，图的
映射，连通性检查，求最短路径，求图的
最小点覆盖……
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尽管JGraphT的设计是简单，安全类型的 ，
但是功能却很强大。例如，图的顶点可是
任何对象。您可以基于字符串，URL,XML文
档，等等创建图。甚至，你可以根据图来
创建图。
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与其他包（库，组件）的联系
java.util（包含 collection 框架、遗留的
collection 类、事件模型、日期和时间设
施、国际化和各种实用工具类（字符串
标记生成器、随机数生成器和位数组））
2. Jgraph J纯Java开发的图形组件,支持拖，放，
缩放，合并等其它操作。它可以被结合到
任何的Swing应用程序当中。
1.
3. java.awt包含用于创建用户界面和绘制图
形图像的所有类。
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前端API的接口和类
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Grapht接口
图结构的根接口
public interface Graph<V, E>{
1. public Set<E> getAllEdges(V
sourceVertex, V targetVertex);
2. public E getEdge(V sourceVertex, V
targetVertex);
3. public EdgeFactory<V, E>
getEdgeFactory();
8
4. public E addEdge(V sourceVertex, V
targetVertex);
5. public boolean addEdge(V sourceVertex,
V targetVertex, E e);
6. public boolean addVertex(V v);
7. public boolean containsEdge(E e);
8. public boolean containsVertex(V v);
9. public boolean containsEdge(V
sourceVertex, V targetVertex);
9
10. public Set<E> edgesOf(V vertex);
11. public Set<E> edgeSet();
12. public Set<E> removeAllEdges(V
sourceVertex, V targetVertex);
13. public boolean removeAllEdges(E
edges);
14. public boolean removeAllVertices( V
vertices);
15. public E removeEdge(V sourceVertex, V
targetVertex);
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16. public boolean removeEdge(E e);
Jgrapht简介
17. public boolean removeVertex(V v);
18. public Set<V> vertexSet();
19. public V getEdgeSource(E e);
20. public V getEdgeTarget(E e);
21. public double getEdgeWeight(E e);
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DirectedGraph.java
有向图
public interface DirectedGraph<V, E>
extendsGraph<V, E>{
1. public int inDegreeOf(V vertex);
2. public Set<E> incomingEdgesOf(V vertex);
3. public int outDegreeOf(V vertex);
4. public Set<E> outgoingEdgesOf(V vertex);
}
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UndirectedGraph.java
无向图
public interface UndirectedGraph<V, E>
extends Graph<V, E>{
public int degreeOf(V vertex);
}
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EdgeFactory.java
1.GraphHelper.java（public abstract class
GraphHelpe extends Graphs）
2.GraphMapping.java（bidirectional mapping ）
3.GraphPath.java
4.VertexFactory.java
5.ListenableGraph.java
6.WeightedGraph.java
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Alg包
包简介（或作用）：
提供图的一些基本算法。
1.ConnectivityInspector.java（连通性检查）
（主要用的是图的遍历方法）
2. DijkstraShortestPath.java
3. VertexCovers.java（点覆盖）
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迪杰斯特拉算法
用来求从某个源点到其余各个顶点的
最短路径，按照路径长度递增的次序
产生的。
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从顶点A（源点）到顶点B，C，D，E，F的最
短距离初态为{∞，10，∞，30，100}
S={A}
T={B ,C , D , E , F}
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从集合T中选取到顶点A路径长度最短的顶点u
加入到集合S中
S、T集合的状态变为：
S={A ,C } T={B, D,E , F}
(10) (∞，∞，30，100)
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根据算法思想：集合S每加入一个新的顶点u，都要
修改顶点A到集合T中剩余顶点的最短路径长度值
当S={A，C}后，A到其它顶点B，D，E，F的最短路径
改变为
S={A ,C } T={B, D,E , F}
(10) (∞，60，30，100)
不断重复上述过程，直到集合T的顶点全部加入到S
中或无通路为止。
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B
C
∞
∞
50
(A,E,D)
V(J)
30
(A,E)
100
(A,F)
C
60
(A,C,D)
30
(A,E)
100
(A,F)
E
90
(A,E,F)
D
60
(A,E,D,F)
F
S
{A,C}
{A,C,E}
{A,C,E,D}
{A,C,E,D,F}
D
E
F
∞
10
(A,C)
∞
∞
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VertexCovers
设G＝<V，E>， V*包含于V，若对于e∈E，
v∈V*，使得v与e相关联，则称v覆盖e，并称
V*为G的点覆盖集或简称点覆盖。V*是G的
点覆盖，若V*的任何真子集都不是点覆盖，
则称V*是极小点覆盖，顶点个数最少的点覆
盖称为最小的点覆盖，其顶点个数称为点
覆盖数，记作α0(G)或简记为α0.
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该类中主要有两个函数
1. public static <V, E> Set<V>
find2ApproximationCover(Graph<V, E> g)
（近似的，相似的）
2. Set<V> findGreedyCover(UndirectedGraph<V,
E> g) （贪婪算法，每次循环中，找出度
最大的顶点加到集合中，直到所有边被覆
盖）
找到一个图的真正的最小点覆盖是一个
NP-Complete problem
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Demo包
包简介（或作用）：演示程序
1. HelloJGraphT.java
（ A simple introduction to using JGraphT ）
2.JGraphAdapterDemo.java
（ A demo（演示） applet （小程序）that shows
how to use JGraph to visualize（使可视化）
JGraphT graphs. ）
3.PerformanceDemo.java
（ A simple demo to test memory and CPU
consumption on a graph with 3 million elements.一
个简单的演示，测试内存和CPU消耗图300万的内
容）
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Event包
包简介（或作用）：
Event classes and listener interfaces, used to
provide a change notification mechanism on
graph modification（修改变动） events.
事件类和监听器的接口，在图修改事件中用
来提供变动通知机制
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1. ConnectedComponentTraversalEvent.java
（关于连通分量的一个遍历事件）
2. EdgeTraversalEvent.java（边的遍历）
3. GraphChangeEvent.java（定义了一个
protected int type用来指示状态）
4. GraphEdgeChangeEvent.java
5. GraphVertexChangeEvent.java(指示一个图的
顶点是否发生变化或者即将变化)
6. GraphListener.java（如果图发生变化则通知
监听器）
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7. TraversalListener.java（listener on graph
iterator or on a graph traverser）
8. TraversalListenerAdapter.java（An empty donothing implementation（实施，执行） of
the TraversalListener interface used for
subclasses.
）
9. VertexSetListener.java（当图中点的集合发
生变化时通知监听器）
10. VertexTraversalEvent.java
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Ext包
包简介（或作用）：
Extensions （扩展）and integration（集成）
means to other products.
我们只用到了其中的一个类
JGraphModelAdapter.java
一个适配器，把JGraphT图转换成Jgraph图，
当要把一个JGraphT图可视化的时候用到这
个类。
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Generate包
包的简介（或作用）：
Generators（发生器） for graphs of various
topologies（拓扑结构）.
用到的类有：
1. EmptyGraphGenerator.java（创建一个任意
大小的空图，只有顶点没有边）
2. GraphGenerator.java（为创建新的图结构定
义了一个接口）
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• 3. LinearGraphGenerator.java （产生一个任
意大小的线性图）
• 4. RingGraphGenerator.java（创建一个环形
图）
• 5. WheelGraphGenerator.java（创建一个轮
图，一个圈C和一个顶点v，C上的所有点都
与v相邻）
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Traverse包
包的简介（或作用）：
Graph traversal means.
用到的类有：
1. AbstractGraphIterator.java（一个graph
iterator的空的实现，以尽量减少执行graph
iterator所需消耗。）
2. BreadthFirstIterator.java（图的一个广度优
先模式）
3. ClosestFirstIterator.java（图的一个closestfirst最近优先模式）
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4. DepthFirstIterator.java（深度优先模式）
5. CrossComponentIterator.java（Provides a
cross-connected-component traversal
functionality for iterator subclasses. ）
6. GraphIterator.java（图迭代器）
7. TopologicalOrderIterator.java（拓扑排序迭
代器）
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拓扑排序
方法：
1.在有向图中选一个没有前驱的顶点并且输出
2.从图中删除该顶点和所有以它为尾的边。
重复1，2步，直至所有顶点都已经输出。
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B
B
D
C
C
F
E
E
D
F
B
B
C
D
D
F
F
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B
F
F
最后得到的拓扑排序为A,E,C,D,B,F
1
3
2
5
4
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• /*
* @title：拓扑排序
* @input: 一个有向无环图，表述为一个邻接矩阵
graph[n][]，其中graph[i][0]为顶点i的入度，其余为其后继
结点
* @output: 一个拓扑序列list
*/
import java.util.*;
public class TopologicalSortTest
{
public static void main(String[] args)
{
int[][] graph={{0,1,2,3,},{2,},{1,1,4,},{2,4,},{3,},{0,3,4,},};
int[] list=new int[graph.length];;
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TopologicalSort topologicalSort=new TopologicalSort();
topologicalSort.input(graph);
list=topologicalSort.getList();
for(int l : list){
System.out.print(l+" ");
}
}
}
class TopologicalSort
{
int[][] graph;
int[] list;
void input(int[][] graph)
{
this.graph=graph;
list=new int[graph.length];
calculate();
}
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•
void calculate()
{
Stack stack=new Stack();
for(int i=0; i<graph.length; i++){
if(graph[i][0]==0){
stack.push(i);
}
}
int i=0;
while(stack.empty()!=true){
list[i]=(Integer)stack.pop();
for(int j=1; j<graph[list[i]].length; j++){
int k=graph[list[i]][j];
if((--graph[k][0])==0){
stack.push(k);
}
}
i++;
}
if(i<graph.length){
System.out.println("存在环，不可排序！");
System.exit(0);
}
•
}
}
int[] getList()
{
return list;
}
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Util包
包的简介（或作用）：
Non-graph-specific data structures, algorithms,
and utilities used by JGraphT.
被JGraphT用到的非图的具体数据结构，算
法和实用程序。
只用到了一个类
FibonacciHeap.java
这个类实现一个Fibonacci堆数据结构。
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斐波那契堆中的树都是有根的但是
无序。每个节点x包含指向父节点
的指针p[x]和指向任意一个子结点
的child[x]。x的所有子节点都用双
向循环链表链接起来，叫做x的子
链表。子链表中的每一个节点y都
有指向它的左兄弟的left[y]和右兄
弟的right[y]。如果节点y是x仅有的
子节点，则left[y]=right[y]=y。
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谢谢！
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