Laboratorio 9 ( Java 4 ) Classe astratta per BFS su grafo

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1 Laboratorio 9 ( Java ) Classe astratta per BFS su grafo Testo esercitazione Scaricare il file EseBFS.zip, scompattarlo ed analizzare le classi in esso contenute con particolare attenzione alla classe astratta GraphBFS Derivare dalla classe astratta GraphBFS la classe (non astratta) public class Find_BFS_Tree che calcola l'albero BFS con origine in un dato vertice s. La classe Find_BFS_Tree, per raggiungere lo scopo, dovrà: a) ridefinire in modo opportuno alcuni dei metodi ereditati da GraphBFS; b) utilizzare una struttura dati del tipo "array dei predecessori" per rappresentare l'albero BFS; c) utilizzare l'integer associato e a ogni vertice per ottenere l'intero (di tipo int) con cui indicizzare l'array dei predecessori; d) ritornare l'array dei predecessori calcolato 2

2 Testo esercitazione 2 Completare il metodo main della classe GraphBfsTest per verificare il corretto funzionamento della classe Find_BFS_Tree Inserire nella classe GraphBFSTest il metodo statico printpath(int[] pre, int s, int v) per stampare il cammino dal vertice s al vertice v (formulare il metodo in modo ricorsivo); l'argomento int[] pre è l'array dei predecessori calcolato dal metodo Find_BFS_Tree 3 Grafo algoritmo BFS 2

3 Algoritmo BFS(G,v) - iterativo G = (V, E) grafo orientato/non, connesso/non Gπ = ( V, Eπ E ) albero Breadth First Search rappresentato come vettore dei predecessori PI[] Adj[u] lista delle adiacenze del vertice u color[u] colore del vertice u Q una coda 5 Algoritmo BFS(G,v) - iterativo Algoritmo BFS(G,s) inizializza il grafo G color[s]=gray; PI[s] = s; Q.enqueue(s) while (! Q.isEmpty() ) u = Q.front() for ( ogni vertice v adiacente a u ) if (color[v] == White ) color[v] ] = Gray ; PI[v] ] = u; Q.enqueue(v) Q.dequeue() color[u] ] = Black vettore dei predecessori 6 3

4 Vettore dei predecessori u TREE v PI[ v ] = u abstract class GraphBFS import java.util.iterator; public abstract class GraphBFS { protected static final int WHITE=0, GRAY=, BLACK=2; protected Graph graph; protected Object visitresult; public Object execute( Graph g, Vertex s, Object info ) { graph = g; initvisit(); return null; 8

5 abstract class GraphBFS (cont.) protected void initvisit() { Iterator<Vertex> vset = graph.vertices(); while ( vset.hasnext() ) { Vertex v = vset.next(); v.setcolor(white); public Object bfsvisit( Vertex u ) { Queue<Vertex> Q = new Queue<Vertex>(); initresult(); startvisit(u); u.setcolor(gray); Q.enqueue(u); 9 abstract class GraphBFS (cont.) while (! Q.isEmpty() ) { u = Q.front(); Iterator<Vertex> adjlist = graph.adjacentvertices(u); while ( adjlist.hasnext() ) { Vertex v = adjlist.next(); if ( v.getcolor() == WHITE ) { //WHITE adjacent traversetree(u,v); startvisit(v); v.setcolor(gray); // PRE if (! isdone() ) Q.enqueue(v); else traverseback(u,v); //GRAY or BLACK adjacent //while 0 5

6 abstract class GraphBFS (cont.) finishvisit(u); Q.dequeue(); // end while u.setcolor(black); // POST return result(); //end method bfsvisit Metodi da ridefinire nelle sottoclassi protected void initresult() { protected void startvisit( Vertex v ) { protected void finishvisit( Vertex v ) { protected void traverseback( Vertex u, Vertex v) { protected void traversetree( Vertex u, Vertex v) { protected boolean isdone() { return false; protected Object result() { return new Object(); //class GraphBFS 2 6

7 class GraphBFSTest import java.util.iterator; public class GraphBFSTest { //INSERIRE QUI LA FUNZIONE STATICA RICORSIVA //PER LA STAMPA DEL CAMMINO DA s A v public static void main( String argv[] ) throws Exception { Graph g = new Graph(); int[] pred; //ARRAY DEI PREDEC. pred = new int[g.numvertices() + ]; //... GraphBFS bfstree = new Find_BFS_Tree (); pred = ( int[] ) bfstree.execute( g, v, null); 3 class BFSIterator import java.util.*; public class BFSIterator implements Iterator { protected static final int WHITE=0, GRAY=, BLACK=2; protected Graph graph; protected Queue<Vertex> Q ; // 7

8 Esercizio Iteratore BFS su grafo 5 class BFSIterator public class BFSIterator implements Iterator { protected static final int WHITE=0, GRAY=, BLACK=2; protected Graph graph; protected Queue<Vertex> Q ; 6 8

9 class BFSIterator public BFSIterator ( Graph g, Vertex u ) { //COSTRUTTORE Q = new Queue<Vertex>(); graph = g; Iterator<Vertex> vset = graph.vertices(); while ( vset.hasnext() ) { Vertex v = vset.next(); v.setcolor(white); Q.enqueue(u); u.setcolor(gray); public boolean hasnext() { //HAS-NEXT return (! Q.isEmpty() ); 7 class BFSIterator public Object next() throws NoSuchElementException { //NEXT Vertex u = Q.front(); Iterator<Vertex> adjlist = graph.adjacentvertices(u); while ( adjlist.hasnext() ) { Vertex v = adjlist.next(); if ( v.getcolor() == WHITE ) { //WHITE adjacent Q.enqueue(v); v.setcolor(gray); //while Q.dequeue(); u.setcolor(black); return u; public void remove() { //end metodo 8 9

10 Esempio d uso public static void main( String argv[] ) throws Exception { Graph g = new Graph(); Vertex v = g.insertvertex(new Integer()); Vertex v2 = g.insertvertex(new Integer(2)); //... g.insertdirectededge(v,v2); g.insertdirectededge(v,v3); //... Iterator<Vertex> iter = new BFSIterator(g,v); while ( iter.hasnext() ) System.out.println( iter.next().element() );