Java数据结构与算法：图形处理实战指南

该 java 指南重点介绍图形处理，使用数据结构和算法有效处理图形数据。它涉及：数据结构：图（顶点和边的集合）和边（连接顶点）。算法：深入优先搜索（dfs）和广度优先搜索（bfs）用于遍历图，最小生成树用于查找最小权重边子集，拓扑排序用于确定无环图的顶点顺序。实战案例：示例 java 程序展示了使用图数据结构和算法在社交网络中计算两个用户之间的最短路径。

Java 数据结构与算法：图形处理实战指南

图形处理在现代软件开发中至关重要，从用户界面设计到图像编辑，再到复杂数据可视化。Java 提供了一个丰富的库集合，用于有效地处理图形数据结构和算法。

数据结构

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• Graph：表示一组顶点及其之间的连接。使用邻接表或邻接矩阵存储。
• Edge：连接两个顶点的边。存储权重和元数据。

算法

• 深度优先搜索 (DFS)：遍历图形，一次探测一条路径。
• 广度优先搜索 (BFS)：逐层遍历图形，使用队列访问相邻顶点。
• 最小生成树：寻找连接所有顶点的边的子集，总权重最小。Kruskal 和 Prim 算法是常见的最小生成树算法。
• 拓扑排序：对于无环图，确定顶点的线性顺序。使用深度优先搜索算法实现。

实战案例

考虑一个社交网络，其中顶点表示用户，边表示友谊关系。以下是一个 Java 程序，使用图数据结构和算法计算两个用户之间的最短路径：

import java.util.*;

public class SocialNetwork {

    private Map> adjacencyList;

    public SocialNetwork() {
        adjacencyList = new HashMap<>();
    }

    public void addFriendship(String user1, String user2) {
        adjacencyList.getOrDefault(user1, new HashSet<>()).add(user2);
        adjacencyList.getOrDefault(user2, new HashSet<>()).add(user1);
    }

    public int shortestPath(String user1, String user2) {
        Set visited = new HashSet<>();
        Queue queue = new LinkedList<>();

        queue.offer(user1);
        visited.add(user1);

        int distance = 0;
        while (!queue.isEmpty()) {
            int size = queue.size();
            while (size-- > 0) {
                String currentUser = queue.poll();
                if (currentUser.equals(user2)) {
                    return distance;
                }

                for (String neighbor : adjacencyList.getOrDefault(currentUser, new HashSet<>())) {
                    if (!visited.contains(neighbor)) {
                        queue.offer(neighbor);
                        visited.add(neighbor);
                    }
                }
            }

            distance++;
        }

        return -1; // No path found
    }
}