使用HashMap<Vertex、List<Vertex>>进行广度优先搜索

Question

我正尝试在一个大图上执行广度优先搜索。我有一个顶点和它的每个邻居的列表。我将数据放入一个hashmap中，键是顶点，值是与键相邻的顶点列表。我尝试了以下方法，但由于我使用键/值对进行循环的方式，第二个"For Loop“正在无限期地运行。但我想不出另一种方法来正确地循环并命中每个节点。

public static void BFS(HashMap<Vertex, List<Vertex>> map) {
        Queue<Vertex> myQ = new LinkedList<Vertex>();
        for(HashMap.Entry<Vertex, List<Vertex>> entry : map.entrySet()) {
            if(entry.getKey().getCount() == 0){
                count++;
                entry.getKey().setCount(count);
                myQ.add(entry.getKey());
                while(!myQ.isEmpty()) {
                    for(Vertex neighbor : entry.getValue()){
                        if(neighbor.getCount() == 0) {
                            count++;
                            neighbor.setCount(count);
                            myQ.add(neighbor);
                        }
                    }
                    myQ.remove(entry.getKey());
                }                   
            }       
        }
    }

count属性用于跟踪某个顶点是否已经被访问过。

任何帮助都将不胜感激，只要寻找一种新的方式来思考如何在HashMap中循环即可。或者如果我做了完全错误的事情:)

Answer 1

如果我理解您的问题和示例代码，那么您要做的就是在不多次访问顶点的情况下迭代所有map的值。如果是这样，那么您可以使用Java 8执行以下操作：

map.values().stream().flatMap(List::stream).distinct()
    .forEach(vertex -> {...});

但是，如果您想从根节点开始并执行广度优先搜索(这是正常的机制)，那么它就有点复杂了：

List<Vertex> completedList = new ArrayList<>();
for (List<Vertex> searchList = Arrays.toList(root);
    !searchList.isEmpty();
    searchList = searchList.stream().map(map::get).flatMap(List::steam)
        .filter(v -> !completedList.contains(v))
        .collect(Collectors.toList())) {
    searchList.forEach(vertex -> {...});
    completedList.addAll(searchList);
}

Answer 2

假设开始搜索的是一个顶点根，您的代码可能如下所示：

public static void BFS(Vertex root, HashMap<Vertex, List<Vertex>> map) {
    Deque<Vertex> myQ = new LinkedList<Vertex>();
    myQ.add(root);
    while(!myQ.empty()) {
        Vertex current = myQ.getFirst();
        current.visited = true;
        // Or you can store a set of visited vertices somewhere
        List<Vertex> neighbors = map.get(current);
        for (Vertex neighbor : neighbors) {
            if (!neighbor.visited) {
                myQ.addLast(neighbor);
            }
        }
    }
}

Answer 3

在这里，我还没有真正尝试过这段代码，所以它可能甚至不会按原样编译，但让它工作起来应该不难。事实上，它应该让你对算法是如何工作的有一个很好的了解。

public void BFS( HashMap<Vertex, List<Vertex>> map )
{
    if( map.isEmpty() )
        return;

    /* pick an arbitrary first vertex to start from */
    Vertex start = null;
    for( Vertex temp : map.getKeys() )
    {
         start = temp;
         break;
    }

    /* visit first vertex */
    visit( start );

    /* start recursion */
    BFS( start, map );
}

public void BFS( Vertex start, HashMap<Vertex, List<Vertex>> map )
{
    /* mark the current vertex as visited */
    int count = start.getCount();
    assert count == 0;
    count++;
    start.setCount( count );

    /* visit each unvisited neighboring vertex */
    for( Vertex neighbor : map.get( start ) ) 
    {
        if( neighbor.getCount() != 0 )
            continue;
        visit( neighbor );
    }

    /* recurse into each unvisited neighboring vertex */
    for( Vertex neighbor : map.get( start ) ) 
    {
        if( neighbor.getCount() != 0 )
            continue;
        BFS( neighbor, map );
    }
}

但是，在继续之前，我强烈建议您定义一个新的Graph类，封装顶点映射，并提供在图术语中有意义的操作，而不是java集合术语。