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3.9 KiB
Python
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Python
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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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"""隣接行列に基づく無向グラフクラス"""
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def __init__(self, vertices: list[int], edges: list[list[int]]):
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"""コンストラクタ"""
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# 頂点リスト。要素は「頂点値」、インデックスは「頂点インデックス」を表す
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self.vertices: list[int] = []
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# 隣接行列。行・列のインデックスは「頂点インデックス」に対応
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self.adj_mat: list[list[int]] = []
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# 頂点を追加
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for val in vertices:
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self.add_vertex(val)
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# 辺を追加
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# 注意：edges の各要素は頂点インデックスを表し、vertices の要素インデックスに対応する
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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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"""頂点数を取得"""
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return len(self.vertices)
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def add_vertex(self, val: int):
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"""頂点を追加"""
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n = self.size()
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# 頂点リストに新しい頂点の値を追加
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self.vertices.append(val)
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# 隣接行列に 1 行追加
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new_row = [0] * n
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self.adj_mat.append(new_row)
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# 隣接行列に 1 列追加
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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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"""頂点を削除"""
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if index >= self.size():
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raise IndexError()
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# 頂点リストから index の頂点を削除する
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self.vertices.pop(index)
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# 隣接行列で index 行を削除する
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self.adj_mat.pop(index)
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# 隣接行列で index 列を削除する
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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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"""辺を追加"""
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# パラメータ i, j は vertices の要素インデックスに対応する
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# 範囲外と同値の場合の処理
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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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# 無向グラフでは、隣接行列は主対角線に関して対称、すなわち (i, j) == (j, i) を満たす
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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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"""辺を削除"""
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# パラメータ i, j は vertices の要素インデックスに対応する
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||
# 範囲外と同値の場合の処理
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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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"""隣接行列を出力"""
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print("頂点リスト =", self.vertices)
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print("隣接行列 =")
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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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# 無向グラフを初期化する
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# 注意: edges の要素は頂点インデックスであり、vertices の要素インデックスに対応する
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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初期化後、グラフは")
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graph.print()
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# 辺を追加する
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# 頂点 1, 2 のインデックスはそれぞれ 0, 2
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graph.add_edge(0, 2)
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print("\n辺 1-2 を追加した後、グラフは")
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graph.print()
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# 辺を削除する
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# 頂点 1, 3 のインデックスはそれぞれ 0, 1
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graph.remove_edge(0, 1)
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print("\n辺 1-3 を削除した後、グラフは")
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graph.print()
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# 頂点を追加
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graph.add_vertex(6)
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print("\n頂点 6 を追加した後、グラフは")
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graph.print()
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# 頂点を削除する
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# 頂点 3 のインデックスは 1
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graph.remove_vertex(1)
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print("\n頂点 3 を削除した後、グラフは")
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graph.print()
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