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Javascript 圖算法

王浩然1年前8瀏覽0評論

圖算法在計算機科學和數學領域有著廣泛的應用。Javascript語言作為一種廣泛使用的腳本語言,它也在圖算法的應用中發揮著重要作用。

在Javascript中,我們可以使用類似于其他計算機語言的方式來表示圖,即通過節點的集合和節點之間的邊來描述圖形。下面的代碼是一個簡單的圖形,它只有兩個節點,它們通過一條連接在一起的邊相互聯系:

class Graph {
constructor() {
this.nodes = []
this.edges = new Map()
}
addNode(node) {
this.nodes.push(node)
this.edges.set(node, [])
}
addEdge(node1, node2, weight) {
this.edges.get(node1).push({node:node2, weight:weight})
this.edges.get(node2).push({node:node1, weight:weight})
}
}
const graph = new Graph()
graph.addNode('A')
graph.addNode('B')
graph.addEdge('A', 'B', 4)

在這個圖中,節點'A'和節點'B'之間有一條邊,它們的權重為4。

我們可以使用javascript提供的圖算法來執行不同的操作。例如,我們可以使用圖的遍歷算法來執行深度優先搜索,從而打印出圖中的所有節點:

// 深度優先搜索算法
dfs(node, visited=new Set(), fn) {
visited.add(node)
fn(node)
for (const neighbour of this.edges.get(node)) {
if (!visited.has(neighbour.node)) {
this.dfs(neighbour.node, visited, fn)
}
}
}
// 打印節點
function printNode(node) {
 console.log(node)
}
graph.dfs('A', undefined, printNode)

在這個例子中,我們通過深度優先搜索算法遍歷了整個圖,并輸出了節點'A'和'B'。

另一個例子是使用圖的最短路徑算法來找到兩個節點之間最小權重的路徑。下面的代碼我們通過Dijkstra算法實現最短路徑查找:

//Dijkstra算法實現
dijkstra(start, finish) {
const nodes = new PriorityQueue()
const distances = {}
const previous = {}
let path = []
let smallest
for(let vertex in this.nodes) {
if(vertex === start) {
distances[vertex] = 0
nodes.enqueue(vertex, 0)
} else {
distances[vertex] = Infinity
nodes.enqueue(vertex, Infinity)
}
previous[vertex] = null
}
while(!nodes.isEmpty()) {
smallest = nodes.dequeue().val
if(smallest === finish) {
// 找到最短路徑
while(previous[smallest]) {
path.push(smallest)
smallest = previous[smallest]
}
break
}
if(!smallest || distances[smallest] === Infinity){
continue
}
for(let neighbor in this.edges[smallest]) {
let nextNode = this.edges[smallest][neighbor]
let candidate = distances[smallest] + nextNode.weight
if(candidate< distances[nextNode.node]) {
distances[nextNode.node] = candidate
previous[nextNode.node] = smallest
nodes.enqueue(nextNode.node, candidate)
}
}
}
return path.concat(smallest).reverse()
}
console.log(graph.dijkstra('A', 'B'))

在這個例子中,我們通過執行Dijkstra算法找到從節點'A'到節點'B'的最短路徑,該路徑的權重為4。

在Javascript中,我們可以輕松使用圖算法來執行各種操作。這些算法不僅可以用來解決計算機科學和數學問題,還可以用來處理各種現實世界中的問題。