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Frank Schiebel 2021-07-12 14:04:20 +02:00
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172
algorithmen/GraphAlgo_TSPGreedy2.java Normal file
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@ -0,0 +1,172 @@
package algorithmen;
import java.util.List;
import java.nio.file.*;
import java.util.Comparator;
import java.util.Collections;
import graph.*;
/**
*
* Dieser Algorithmus sucht einen möglichst kurzen Hamilton-Kreis (Traveling
* Salesman Problem).
* Algorithmus: Greedy
* Strategie: Sortiere Kanten der Länge nach. Füge sie der Reihe nach der Route hinzu, wenn nicht schon ein
* Weg zwischen den beiden Knoten vorhanden ist und die Knoten nicht schon Grad zwei erreicht haben.
* vgl. Minimal Spanning Tree (Kruskal)
*
* @version 1.0 from 11.12.2020
* @author Thomas Schaller
*/
public class GraphAlgo_TSPGreedy2 extends GraphAlgo {
// Anfang Attribute
public String getBezeichnung() {
return "TSP (Greedy: kürzeste Kante)";
}
// Anfang Methoden
public void fuehreAlgorithmusAus() {
int farbe = 1;
int anzkanten = 0;
List<Kante> kanten = g.getAlleKanten();
List<Knoten> knoten = g.getAlleKnoten();
info("Hole eine Liste aller Kanten und eine aller Knoten");
Collections.sort(kanten);
info("Sortiere Kanten aufsteigend");
info("Wiederhole für jede Kante");
for (Kante k: kanten) {
info("Bearbeite Kante mit Gewicht: "+k.getGewicht());
infoIndentMore();
int f1 = k.getStart().getFarbe();
int f2 = k.getZiel().getFarbe();
if(f1 == 0 && f2 == 0) {
info("Beide Knoten gehören noch zu keinem Teilgraphen");
k.getStart().setFarbe(farbe);
k.getZiel().setFarbe(farbe);
k.setMarkiert(true);
anzkanten++;
info("=> setze beide auf Farbe "+farbe+" und markiere die Kante");
farbe++;
} else
if(f1 == 0 && g.getAusgehendeKanten(k.getZiel(), k2->k2.isMarkiert()).size()==1) {
info("Der Knoten Nr. "+g.getNummer(k.getStart())+" gehört noch zu keinem Teilgraphen und verlängert eine Route");
k.getStart().setFarbe(f2);
k.setMarkiert(true);
anzkanten++;
info("=> setze ihn auf die Farbe des Knotens Nr. "+g.getNummer(k.getZiel())+" und markiere die Kante");
} else
if(f2 == 0 && g.getAusgehendeKanten(k.getStart(), k2->k2.isMarkiert()).size()==1) {
info("Der Knoten Nr. "+g.getNummer(k.getZiel())+" gehört noch zu keinem Teilgraphen und verlängert eine Route");
k.getZiel().setFarbe(f1);
k.setMarkiert(true);
anzkanten++;
info("=> setze ihn auf die Farbe des Knotens Nr. "+g.getNummer(k.getStart())+" und markiere die Kante");
} else
if(f1 == f2) {
if(anzkanten == g.getAnzahlKnoten()-1 && istRoutenende(k.getZiel()) && istRoutenende(k.getStart())){
k.setMarkiert(true);
info("=> markiere die Kante und schließe damit die Rundreise");
infoIndentLess();
step();
break;
} else {
info("Beide Knoten gehören zum gleichen Teilgraphen");
}
} else
if(istRoutenende(k.getZiel()) && istRoutenende(k.getStart())){
info("Beide Knoten gehören zu unterschiedlichen Teilgraphen, die vereinigt werden können.");
int min = Math.min(f1,f2);
int max = Math.max(f1,f2);
for(Knoten k1 : knoten) {
if(k1.getFarbe() == max) k1.setFarbe(min);
}
info("=> färbe alle Knoten mit Farbe "+max+" mit der Farbe "+min);
k.setMarkiert(true);
anzkanten++;
info(" und markiere die Kante");
}
infoIndentLess();
step();
}
melde("Rundreise gefunden:"+ getInfo());
}
private boolean istRoutenende(Knoten k) {
return g.getAusgehendeKanten(k, k2->k2.isMarkiert()).size()==1;
}
// Knoten start = this.getStartKnoten();
// List<Kante> kanten = g.getAlleKanten();
// kanten.sort(Comparator.comparingDouble(Kante::getGewicht));
// for(Kante k: kanten) {
// for (Knoten v: g.getAlleKnoten()) v.setBesucht(false);
// if(!findeWeg(k.getStart(), k.getZiel()) && bestimmeGrad(k.getStart())!=2 && bestimmeGrad(k.getZiel())!=2) {
// k.setMarkiert(true);
// } else {
// k.setMarkiert(true);
// boolean alleZwei=true;
// for(Knoten v: g.getAlleKnoten()) {
// if(bestimmeGrad(v) != 2) {
// alleZwei = false;
// }
// }
// if(alleZwei) {
// break;
// }
// k.setMarkiert(false);
// }
// step();
// } // end of for
// step();
// melde("Rundreise gefunden:"+ getInfo());
// }
private int bestimmeGrad(Knoten k) {
List<Kante> kantenV = g.getAusgehendeKanten(k, k2->k2.isMarkiert());
return kantenV.size();
}
// /**
// * Hilfsmethode zum kurzsichtigen Algorithmus.
// * Findet die minimale Kante von einem gegebenen StartKnoten.
// *
// * @param Knoten startKnoten Der StartKnoten, von dem aus die Adjazenzliste durchlaufen wird
// * @return Kante Die gesuchte minimale Kante
// */
// public boolean findeWeg(Knoten s, Knoten z) {
// if(s==z) return true;
// boolean gefunden = false;
// s.setBesucht(true);
// List<Kante> kanten = g.getAusgehendeKanten(s);
// for (Kante k: kanten) {
// if(k.isMarkiert()) { // Nur markierte Kanten zaehlen als Weg
// if(!k.getAnderesEnde(s).isBesucht()) {
// if(findeWeg(k.getAnderesEnde(s), z)) return true;
// }
// }
// } // end of for
// return false;
// }
public String getInfo() {
List<Kante> kanten = g.getAlleKanten();
double laenge = 0;
int anz =0;
for(Kante k:kanten) {
if(k.isMarkiert()) {
laenge+=k.getGewicht();
anz++;
}
}
return "Weglänge ("+anz+" von "+g.getAnzahlKnoten()+" Kanten): "+laenge+" km.";
}
// Ende Methoden
}