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1 问题描述

2 解决方案

 


1 问题描述

什么是哈密顿回路?

引用自百度百科:

哈密顿图(哈密尔顿图)(英语:Hamiltonian path,或Traceable path)是一个无向图,由天文学家哈密顿提出,由指定的起点前往指定的终点,途中经过所有其他节点且只经过一次在图论中是指含有哈密顿回路的图,闭合的哈密顿路径称作哈密顿回路(Hamiltonian cycle),含有图中所有顶点的路径称作哈密顿路径。

现在本文要解决的问题:给定一个图,判断这个图是否包含哈密顿回路?如果包含,输出其中一条哈密顿回路,如果不包含,则无任何输出。


2 解决方案

本文寻找哈密顿回路,运用了深度优先搜索方法,即递归和回溯法思想。

下面代码所用图数据如下:

具体代码如下:

package com.liuzhen.chapter12;

public class HamiltonCircuit {
/*
* 参数adjMatrix:给定图的邻接矩阵,其中值为1表示两个顶点可以相通,值为-1表示两个顶点不能相通
*/
public void getHamiltonCircuit(int[][] adjMatrix) {
boolean[] used = new boolean[adjMatrix.length]; //用于标记图中顶点是否被访问
int[] path = new int[adjMatrix.length]; //记录哈密顿回路路径
for(int i = 0;i < adjMatrix.length;i++) {
used[i] = false; //初始化,所有顶点均未被遍历
path[i] = -1; //初始化,未选中起点及到达任何顶点
}
used[0] = true; //表示从第1个顶点开始遍历
path[0] = 0; //表示哈密顿回路起点为第0个顶点
dfs(adjMatrix, path, used, 1); //从第0个顶点开始进行深度优先遍历,如果存在哈密顿回路,输出一条回路,否则无输出
}
/*
* 参数step:当前行走的步数,即已经遍历顶点的个数
*/
public boolean dfs(int[][] adjMatrix, int[] path, boolean[] used, int step) {
if(step == adjMatrix.length) { //当已经遍历完图中所有顶点
if(adjMatrix[path[step - 1]][0] == 1) { //最后一步到达的顶点能够回到起点
for(int i = 0;i < path.length;i++)
System.out.print(((char)(path[i] + 'a'))+"——>");
System.out.print(((char)(path[0] + 'a')));
System.out.println();
return true;
}
return false;
} else {
for(int i = 0;i < adjMatrix.length;i++) {
if(!used[i] && adjMatrix[path[step - 1]][i] == 1) {
used[i] = true;
path[step] = i;
if(dfs(adjMatrix, path, used, step + 1))
return true;
else {
used[i] = false; //进行回溯处理
path[step] = -1;
}
}
}
}
return false;
} public static void main(String[] args) {
HamiltonCircuit test = new HamiltonCircuit();
int[][] adjMatrix = {{-1,1,1,1,-1,-1},
{1,-1,1,-1,-1,1},
{1,1,-1,1,1,-1},
{1,-1,1,-1,1,-1},
{-1,-1,1,1,-1,1},
{-1,1,-1,-1,1,-1}};
test.getHamiltonCircuit(adjMatrix);
}
}

运行结果:

a——>b——>f——>e——>c——>d——>a

参考资料:

1.基于回溯法寻找哈密顿回路

2.《算法设计与分析基础》第3版   Anany Levitin 著  潘彦 译

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