First Commit (Fobi)

algorithmen/GraphAlgo_ColoringBacktracking.java

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+package algorithmen;
+
+import java.util.List;
+import java.util.Collections;
+import java.nio.file.*;
+
+import graph.*;
+/**
+ * Dieser Algorithmus färbt einen Graphen, so dass keine benachbarten Knoten
+ * die gleiche Farbe haben und möglichst wenige Farben benutzt werden.
+ * Algorithmus: Backtracking
+ *
+ * @version 1.0 from 10.12.2020
+ * @author Thomas Schaller
+ */
+
+public class GraphAlgo_ColoringBacktracking extends GraphAlgo {
+
+    // Anfang Attribute
+    int besteAnzahl;
+    List<String> beste;
+
+    public  String getBezeichnung() {
+        return "Map Coloring (Vollständing)";
+    }
+
+    // Anfang Methoden
+    public void fuehreAlgorithmusAus() {
+        if (g.getAnzahlKnoten()==0) {
+            return;
+        } 
+        besteAnzahl = Integer.MAX_VALUE;
+        bestimmeColoring(0);
+        g.setStatus(beste);
+        step();
+    }
+
+    private void bestimmeColoring(int benutzteFarben) {
+        int min = Integer.MAX_VALUE;
+
+        List<Knoten> knoten = g.getAlleKnoten(k->k.getFarbe()<=0);
+        List<String> status = g.getStatus();
+        if(knoten.size() == 0) {
+            if(benutzteFarben < besteAnzahl)  {
+                besteAnzahl = benutzteFarben;
+                beste = status;
+                info("Neue beste Lösung: "+besteAnzahl+" Farben");
+            }
+            else {
+                info("Keine neue beste Lösung");
+            }
+            step();
+            return;
+        }
+
+        Knoten aktuellerKnoten = knoten.get(0);
+        info("Bearbeite einen noch nicht gefärbten Knoten: Knoten Nr. "+g.getNummer(aktuellerKnoten));
+        infoIndentMore();
+
+        boolean[] farbenliste = new boolean[g.getAnzahlKnoten()+1];
+        List<Knoten> nachbarn = g.getNachbarknoten(aktuellerKnoten);
+        info("Setze alle Farbe der Farbenliste auf unbenutzt und prüfe alle Nachbarknoten");
+        infoIndentMore();
+        // speichere alle Farben in dem Array farbenliste[], die in der Adjazenzliste vom Knoten k als Wert vorkommen
+        for (Knoten k : nachbarn){
+            info("Knoten "+g.getNummer(k)+": Setze Farbe "+k.getFarbe()+" auf benutzt");
+            farbenliste[k.getFarbe()]=true;
+        }
+        infoIndentLess();
+
+        info("Teste alle zulässigen Farben");
+        infoIndentMore();
+        for(int i=1; i<5; i++) {
+            if(!farbenliste[i]){
+                aktuellerKnoten.setFarbe(i);
+                info("Setze Knoten "+g.getNummer(aktuellerKnoten)+" auf Farbe "+i);
+                if(knoten.size()>1) step();
+                infoIndentMore();
+                bestimmeColoring(Math.max(i, benutzteFarben));
+                info("Kehre zu Knoten Nr. "+g.getNummer(aktuellerKnoten)+" zurück");
+                infoIndentLess();
+            } else {
+                info("Farbe "+i+" ist benutzt");
+            }
+        }
+        infoIndentLess();
+
+        aktuellerKnoten.setFarbe(0);
+        infoIndentLess();
+    } 
+
+    // Ende Methoden
+}