使用HashMap进行广度优先搜索 <Vertex, List<Vertex> &gt;

Question

我正在尝试在大图上执行广度优先搜索。 我有一个与每个邻居相邻的顶点的列表。 我已将数据放入哈希图中，其中键为顶点，值为与键相邻的顶点列表。 我已经尝试了以下方法，但是由于我使用“键/值”对进行循环的方式，第二个“ For循环”将无限期运行。 但是我想不出另一种方法来正确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属性用于跟踪是否已访问顶点。

任何帮助将不胜感激，只需要寻找一种新的方式思考如何遍历HashMap。 或者，如果我做的事情完全错误:)

Answer 1

如果我理解您的问题和示例代码，那么您要做的就是遍历所有地图的值，而不必多次访问顶点。 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（这是正常机制），那么它会更复杂一些：

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Vertex根开始搜索，您的代码可能类似于：

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个代码，因此它可能甚至不会按原样进行编译，但要让它工作起来并不困难。 实际上，它应该使您对算法的工作原理有一个很好的了解。

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，在继续进行此操作之前，我强烈建议您定义一个新的Graph类，封装顶点图，并提供在图形术语而非Java集合术语中有意义的操作。