mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2026-06-15 14:48:05 +08:00
117 lines
3.9 KiB
Python
117 lines
3.9 KiB
Python
"""
|
||
File: graph_adjacency_matrix.py
|
||
Created Time: 2023-02-23
|
||
Author: krahets (krahets@163.com)
|
||
"""
|
||
|
||
import sys
|
||
from pathlib import Path
|
||
|
||
sys.path.append(str(Path(__file__).parent.parent))
|
||
from modules import Vertex, print_matrix
|
||
|
||
|
||
class GraphAdjMat:
|
||
"""隣接行列に基づく無向グラフクラス"""
|
||
|
||
def __init__(self, vertices: list[int], edges: list[list[int]]):
|
||
"""コンストラクタ"""
|
||
# 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
|
||
self.vertices: list[int] = []
|
||
# 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
|
||
self.adj_mat: list[list[int]] = []
|
||
# 頂点を追加
|
||
for val in vertices:
|
||
self.add_vertex(val)
|
||
# 辺を追加
|
||
# 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
|
||
for e in edges:
|
||
self.add_edge(e[0], e[1])
|
||
|
||
def size(self) -> int:
|
||
"""頂点数を取得"""
|
||
return len(self.vertices)
|
||
|
||
def add_vertex(self, val: int):
|
||
"""頂点を追加"""
|
||
n = self.size()
|
||
# 頂点リストに新しい頂点の値を追加
|
||
self.vertices.append(val)
|
||
# 隣接行列に 1 行追加
|
||
new_row = [0] * n
|
||
self.adj_mat.append(new_row)
|
||
# 隣接行列に 1 列追加
|
||
for row in self.adj_mat:
|
||
row.append(0)
|
||
|
||
def remove_vertex(self, index: int):
|
||
"""頂点を削除"""
|
||
if index >= self.size():
|
||
raise IndexError()
|
||
# 頂点リストから index の頂点を削除する
|
||
self.vertices.pop(index)
|
||
# 隣接行列で index 行を削除する
|
||
self.adj_mat.pop(index)
|
||
# 隣接行列で index 列を削除する
|
||
for row in self.adj_mat:
|
||
row.pop(index)
|
||
|
||
def add_edge(self, i: int, j: int):
|
||
"""辺を追加"""
|
||
# パラメータ i, j は vertices の要素インデックスに対応する
|
||
# 範囲外と同値の場合の処理
|
||
if i < 0 or j < 0 or i >= self.size() or j >= self.size() or i == j:
|
||
raise IndexError()
|
||
# 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
|
||
self.adj_mat[i][j] = 1
|
||
self.adj_mat[j][i] = 1
|
||
|
||
def remove_edge(self, i: int, j: int):
|
||
"""辺を削除"""
|
||
# パラメータ i, j は vertices の要素インデックスに対応する
|
||
# 範囲外と同値の場合の処理
|
||
if i < 0 or j < 0 or i >= self.size() or j >= self.size() or i == j:
|
||
raise IndexError()
|
||
self.adj_mat[i][j] = 0
|
||
self.adj_mat[j][i] = 0
|
||
|
||
def print(self):
|
||
"""隣接行列を出力"""
|
||
print("頂点リスト =", self.vertices)
|
||
print("隣接行列 =")
|
||
print_matrix(self.adj_mat)
|
||
|
||
|
||
"""Driver Code"""
|
||
if __name__ == "__main__":
|
||
# 無向グラフを初期化する
|
||
# 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
|
||
vertices = [1, 3, 2, 5, 4]
|
||
edges = [[0, 1], [0, 3], [1, 2], [2, 3], [2, 4], [3, 4]]
|
||
graph = GraphAdjMat(vertices, edges)
|
||
print("\n初期化後、グラフは")
|
||
graph.print()
|
||
|
||
# 辺を追加する
|
||
# 頂点 1, 2 のインデックスはそれぞれ 0, 2
|
||
graph.add_edge(0, 2)
|
||
print("\n辺 1-2 を追加した後、グラフは")
|
||
graph.print()
|
||
|
||
# 辺を削除する
|
||
# 頂点 1, 3 のインデックスはそれぞれ 0, 1
|
||
graph.remove_edge(0, 1)
|
||
print("\n辺 1-3 を削除した後、グラフは")
|
||
graph.print()
|
||
|
||
# 頂点を追加
|
||
graph.add_vertex(6)
|
||
print("\n頂点 6 を追加した後、グラフは")
|
||
graph.print()
|
||
|
||
# 頂点を削除する
|
||
# 頂点 3 のインデックスは 1
|
||
graph.remove_vertex(1)
|
||
print("\n頂点 3 を削除した後、グラフは")
|
||
graph.print()
|