Golang 查找图中所有路径

在本文中，我们将学习如何使用深度优先搜索算法和广度优先搜索方法在Golang中查找图中的所有路径。在图中，节点由实体表示，而边缘表示这些实体之间的关系。在图论中查找所有路径是一项常见任务，可在各种应用中发挥作用。

步骤

步骤1 − 首先，我们需要导入fmt包。
步骤2 − 然后创建不同的结构体和函数，并为它们定义属性。
步骤3 − 现在，创建main()函数。在main()函数内部初始化节点并为其赋值。
步骤4 − 进一步，通过将它们作为参数传递给图形结构体来创建这些节点之间的边缘。
步骤5 − 现在，通过将所需节点作为参数传递给函数并将所得结果存储在变量中来调用AllPaths()函数。
步骤6 − 使用fmt.Println()函数将结果打印在屏幕上。

示例1

在此示例中，我们将编写一个Go语言程序，通过使用深度优先搜索来查找图中的所有路径。深度优先搜索（DFS）算法是一种经典的用于遍历和搜索图的算法。

package main

import "fmt"

type Node struct {
   name string
}

type Edge struct {
   source *Node
   dest   *Node
}

type Graph struct {
   nodes []*Node
   edges []*Edge
}

func (g *Graph) AddNode(n *Node) {
   g.nodes = append(g.nodes, n)
}

func (g *Graph) AddEdge(s *Node, d *Node) {
   e := &Edge{source: s, dest: d}
   g.edges = append(g.edges, e)
}

func (g *Graph) DFS(s *Node, d *Node, visited map[*Node]bool, path []string, paths *[][]string) {
   visited[s] = true
   path = append(path, s.name)

   if s == d {
      *paths = append(*paths, path)
   } else {
      for _, e := range g.edges {
         if e.source == s && !visited[e.dest] {
            g.DFS(e.dest, d, visited, path, paths)
         }
      }
   }

   delete(visited, s)
   path = path[:len(path)-1]
}

func (g *Graph) AllPaths(s *Node, d *Node) [][]string {
   visited := make(map[*Node]bool)
   paths := [][]string{}
   path := []string{}

   g.DFS(s, d, visited, path, &paths)

   return paths
}

func main() {
   a := &Node{name: "A"}
   b := &Node{name: "B"}
   c := &Node{name: "C"}
   d := &Node{name: "D"}

   g := &Graph{}
   g.AddNode(a)
   g.AddNode(b)
   g.AddNode(c)
   g.AddNode(d)
   g.AddEdge(a, b)
   g.AddEdge(b, c)
   g.AddEdge(a, c)
   g.AddEdge(c, d)

   paths := g.AllPaths(a, d)
   fmt.Println("The required paths in a graph are:", paths)
}

输出

The required paths in a graph are: [[A B C D] [A C D]]

示例2

在这个示例中，我们将编写一个Go语言程序，通过使用广度优先搜索方法来找到图中的所有路径。

package main

import "fmt"

type Node struct {
   name string
}

type Edge struct {
   source *Node
   dest   *Node
}

type Graph struct {
   nodes []*Node
   edges []*Edge
}

func (g *Graph) AddNode(n *Node) {
   g.nodes = append(g.nodes, n)
}

func (g *Graph) AddEdge(s *Node, d *Node) {
   e := &Edge{source: s, dest: d}
   g.edges = append(g.edges, e)
}

func (g *Graph) BFS(s *Node, d *Node) [][]string {
   visited := make(map[*Node]bool)
   queue := [][]*Node{{s}}
   paths := [][]string{}

   for len(queue) > 0 {
      path := queue[0]
      queue = queue[1:]

      node := path[len(path)-1]

      if node == d {
         var pathStr []string
         for _, n := range path {
            pathStr = append(pathStr, n.name)
         }
         paths = append(paths, pathStr)
      }

      for _, e := range g.edges {
         if e.source == node && !visited[e.dest] {
            newPath := append(path, e.dest)
            queue = append(queue, newPath)
            visited[e.dest] = true
         }
      }
   }
   return paths
}

func main() {
   a := &Node{name: "A"}
   b := &Node{name: "B"}
   c := &Node{name: "C"}
   d := &Node{name: "D"}

   g := &Graph{}
   g.AddNode(a)
   g.AddNode(b)
   g.AddNode(c)
   g.AddNode(d)
   g.AddEdge(a, b)
   g.AddEdge(b, c)
   g.AddEdge(a, c)
   g.AddEdge(c, d)

   paths := g.BFS(a, d)
   fmt.Println("The required paths are:", paths)
}