hello-algo/zh-hant/codes/kotlin/chapter_graph/graph_adjacency_matrix.kt

/**
 * File: graph_adjacency_matrix.kt
 * Created Time: 2024-01-25
 * Author: curtishd (1023632660@qq.com)
 */

package chapter_graph

import utils.printMatrix

/* 基於鄰接矩陣實現的無向圖類別 */
class GraphAdjMat(vertices: IntArray, edges: Array<IntArray>) {
    val vertices = mutableListOf<Int>() // 頂點串列，元素代表“頂點值”，索引代表“頂點索引”
    val adjMat = mutableListOf<MutableList<Int>>() // 鄰接矩陣，行列索引對應“頂點索引”

    /* 建構子 */
    init {
        // 新增頂點
        for (vertex in vertices) {
            addVertex(vertex)
        }
        // 新增邊
        // 請注意，edges 元素代表頂點索引，即對應 vertices 元素索引
        for (edge in edges) {
            addEdge(edge[0], edge[1])
        }
    }

    /* 獲取頂點數量 */
    fun size(): Int {
        return vertices.size
    }

    /* 新增頂點 */
    fun addVertex(_val: Int) {
        val n = size()
        // 向頂點串列中新增新頂點的值
        vertices.add(_val)
        // 在鄰接矩陣中新增一行
        val newRow = mutableListOf<Int>()
        for (j in 0..<n) {
            newRow.add(0)
        }
        adjMat.add(newRow)
        // 在鄰接矩陣中新增一列
        for (row in adjMat) {
            row.add(0)
        }
    }

    /* 刪除頂點 */
    fun removeVertex(index: Int) {
        if (index >= size())
            throw IndexOutOfBoundsException()
        // 在頂點串列中移除索引 index 的頂點
        vertices.removeAt(index)
        // 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的行
        adjMat.removeAt(index)
        // 在鄰接矩陣中刪除索引 index 的列
        for (row in adjMat) {
            row.removeAt(index)
        }
    }

    /* 新增邊 */
    // 參數 i, j 對應 vertices 元素索引
    fun addEdge(i: Int, j: Int) {
        // 索引越界與相等處理
        if (i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j)
            throw IndexOutOfBoundsException()
        // 在無向圖中，鄰接矩陣關於主對角線對稱，即滿足 (i, j) == (j, i)
        adjMat[i][j] = 1
        adjMat[j][i] = 1
    }

    /* 刪除邊 */
    // 參數 i, j 對應 vertices 元素索引
    fun removeEdge(i: Int, j: Int) {
        // 索引越界與相等處理
        if (i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j)
            throw IndexOutOfBoundsException()
        adjMat[i][j] = 0
        adjMat[j][i] = 0
    }

    /* 列印鄰接矩陣 */
    fun print() {
        print("頂點串列 = ")
        println(vertices)
        println("鄰接矩陣 =")
        printMatrix(adjMat)
    }
}

/* Driver Code */
fun main() {
    /* 初始化無向圖 */
    // 請注意，edges 元素代表頂點索引，即對應 vertices 元素索引
    val vertices = intArrayOf(1, 3, 2, 5, 4)
    val edges = arrayOf(
        intArrayOf(0, 1),
        intArrayOf(0, 3),
        intArrayOf(1, 2),
        intArrayOf(2, 3),
        intArrayOf(2, 4),
        intArrayOf(3, 4)
    )
    val graph = GraphAdjMat(vertices, edges)
    println("\n初始化後，圖為")
    graph.print()

    /* 新增邊 */
    // 頂點 1, 2 的索引分別為 0, 2
    graph.addEdge(0, 2)
    println("\n新增邊 1-2 後，圖為")
    graph.print()

    /* 刪除邊 */
    // 頂點 1, 3 的索引分別為 0, 1
    graph.removeEdge(0, 1)
    println("\n刪除邊 1-3 後，圖為")
    graph.print()

    /* 新增頂點 */
    graph.addVertex(6)
    println("\n新增頂點 6 後，圖為")
    graph.print()

    /* 刪除頂點 */
    // 頂點 3 的索引為 1
    graph.removeVertex(1)
    println("\n刪除頂點 3 後，圖為")
    graph.print()
}