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如何在 Java 中利用数组模拟实现图的邻接矩阵存储并判断两个顶点是否直接相连

梦磊同学_9208

梦磊同学_9208

发布时间:2026-05-01 20:03:48

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来源于php中文网

原创

Java中可用二维布尔或整型数组模拟邻接矩阵,n×n矩阵索引代表顶点编号,matrixu表示u到v是否有边;无向图对称,有向图不对称,权值图用int[][]存权重并约定无效值。

如何在 java 中利用数组模拟实现图的邻接矩阵存储并判断两个顶点是否直接相连

在 Java 中,可以用二维布尔数组或整型数组模拟图的邻接矩阵。若两个顶点 u 和 v 直接相连(即存在一条边),只需检查矩阵中对应位置是否为 true 或非零值即可。

邻接矩阵的基本结构

邻接矩阵是一个 n × n 的二维数组(n 为顶点数),索引代表顶点编号(通常从 0 开始)。矩阵元素 matrix[u][v] 表示顶点 u 到 v 是否有边:

  • 无向图:矩阵对称,matrix[u][v] == matrix[v][u]
  • 有向图:不对称,需按边方向赋值
  • 权值图:用 int[][] 存储权重,0 或 -1 表示无边(需约定无效值)
  • 简单连通判断:用 boolean[][] 更直观、节省空间

创建邻接矩阵并添加边

以下是一个基于顶点数量初始化、支持添加无向边的示例:

JavaStoryDevelop
JavaStoryDevelop

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public class Graph {
    private final int n;
    private final boolean[][] matrix;

    public Graph(int n) {
        this.n = n;
        this.matrix = new boolean[n][n];
    }

    // 添加无向边 u-v
    public void addEdge(int u, int v) {
        if (isValid(u) && isValid(v)) {
            matrix[u][v] = true;
            matrix[v][u] = true;
        }
    }

    // 判断顶点 u 和 v 是否直接相连
    public boolean isConnected(int u, int v) {
        return isValid(u) && isValid(v) && matrix[u][v];
    }

    private boolean isValid(int x) {
        return x >= 0 && x < n;
    }
}

使用示例与判断逻辑

假设构建一个含 4 个顶点(0–3)的无向图,添加边 (0,1)、(1,2)、(2,3):

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Graph g = new Graph(4);
g.addEdge(0, 1);
g.addEdge(1, 2);
g.addEdge(2, 3);

System.out.println(g.isConnected(0, 1)); // true
System.out.println(g.isConnected(0, 2)); // false(不相邻,需经 1 中转)
System.out.println(g.isConnected(1, 3)); // false

注意:isConnected 只判断是否存在直接边,不涉及路径搜索。若需判断是否连通(可达),需配合 BFS/DFS。

小提示:边界与扩展建议

  • 顶点编号建议统一从 0 开始,避免数组越界
  • 若顶点名是字符串(如 "A", "B"),可用 HashMap<String, Integer> 做映射
  • 稀疏图慎用邻接矩阵(空间复杂度 O(n²)),优先考虑邻接表
  • 支持删除边?只需设 matrix[u][v] = matrix[v][u] = false

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