feat(graph): add go codes (krahets#314)

* feat(graph): add go codes

* feat(go/graph): add graph_adjacency_list

* doc(graph): add go codes

* fix(graph): fix go codes

* Update graph_adjacency_matrix_test.go

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Co-authored-by: Yudong Jin <[email protected]>

codes/c/.gitignore

@@ -4,5 +4,4 @@
 !*.*
 # Unignore all dirs
 !*/
-
 *.dSYM/

codes/go/chapter_graph/graph_adjacency_list.go

@@ -0,0 +1,111 @@
+// File: graph_adjacency_list.go
+// Created Time: 2023-01-31
+// Author: Reanon ([email protected])
+
+package chapter_graph
+
+import (
+	"fmt"
+	"strconv"
+	"strings"
+)
+
+/* 顶点类 */
+type vertex struct {
+	val int
+}
+
+func newVertex(val int) vertex {
+	return vertex{
+		val: val,
+	}
+}
+
+/* 基于邻接表实现的无向图类 */
+type graphAdjList struct {
+	// 请注意，vertices 和 adjList 中存储的都是 Vertex 对象
+	// 邻接表（使用哈希表实现）, 使用哈希表模拟集合
+	adjList map[vertex]map[vertex]struct{}
+}
+
+/* 构造函数 */
+func newGraphAdjList(edges [][]vertex) *graphAdjList {
+	g := &graphAdjList{
+		adjList: make(map[vertex]map[vertex]struct{}),
+	}
+	// 添加所有顶点和边
+	for _, edge := range edges {
+		g.addVertex(edge[0])
+		g.addVertex(edge[1])
+		g.addEdge(edge[0], edge[1])
+	}
+	return g
+}
+
+/* 获取顶点数量 */
+func (g *graphAdjList) size() int {
+	return len(g.adjList)
+}
+
+/* 添加边 */
+func (g *graphAdjList) addEdge(vet1 vertex, vet2 vertex) {
+	_, ok1 := g.adjList[vet1]
+	_, ok2 := g.adjList[vet2]
+	if !ok1 || !ok2 || vet1 == vet2 {
+		panic("error")
+	}
+	// 添加边 vet1 - vet2, 添加匿名 struct{},
+	g.adjList[vet1][vet2] = struct{}{}
+	g.adjList[vet2][vet1] = struct{}{}
+}
+
+/* 删除边 */
+func (g *graphAdjList) removeEdge(vet1 vertex, vet2 vertex) {
+	_, ok1 := g.adjList[vet1]
+	_, ok2 := g.adjList[vet2]
+	if !ok1 || !ok2 || vet1 == vet2 {
+		panic("error")
+	}
+	// 删除边 vet1 - vet2, 借助 delete 来删除 map 中的键
+	delete(g.adjList[vet1], vet2)
+	delete(g.adjList[vet2], vet1)
+}
+
+/* 添加顶点 */
+func (g *graphAdjList) addVertex(vet vertex) {
+	_, ok := g.adjList[vet]
+	if ok {
+		return
+	}
+	// 在邻接表中添加一个新链表（即 set）
+	g.adjList[vet] = make(map[vertex]struct{})
+}
+
+/* 删除顶点 */
+func (g *graphAdjList) removeVertex(vet vertex) {
+	_, ok := g.adjList[vet]
+	if !ok {
+		panic("error")
+	}
+	// 在邻接表中删除顶点 vet 对应的链表
+	delete(g.adjList, vet)
+	// 遍历其它顶点的链表（即 Set），删除所有包含 vet 的边
+	for _, set := range g.adjList {
+		// 操作
+		delete(set, vet)
+	}
+}
+
+/* 打印邻接表 */
+func (g *graphAdjList) print() {
+	var builder strings.Builder
+	fmt.Printf("邻接表 = \n")
+	for k, v := range g.adjList {
+		builder.WriteString("\t\t" + strconv.Itoa(k.val) + ": ")
+		for vet := range v {
+			builder.WriteString(strconv.Itoa(vet.val) + " ")
+		}
+		fmt.Println(builder.String())
+		builder.Reset()
+	}
+}

codes/go/chapter_graph/graph_adjacency_list_test.go

@@ -0,0 +1,47 @@
+// File: graph_adjacency_list_test.go
+// Created Time: 2023-01-31
+// Author: Reanon ([email protected])
+
+package chapter_graph
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestGraphAdjList(t *testing.T) {
+	/* 初始化无向图 */
+	v0 := newVertex(1)
+	v1 := newVertex(3)
+	v2 := newVertex(2)
+	v3 := newVertex(5)
+	v4 := newVertex(4)
+	edges := [][]vertex{{v0, v1}, {v1, v2}, {v2, v3}, {v0, v3}, {v2, v4}, {v3, v4}}
+	graph := newGraphAdjList(edges)
+	fmt.Println("初始化后，图为:")
+	graph.print()
+
+	/* 添加边 */
+	// 顶点 1, 2 即 v0, v2
+	graph.addEdge(v0, v2)
+	fmt.Println("\n添加边 1-2 后，图为")
+	graph.print()
+
+	/* 删除边 */
+	// 顶点 1, 3 即 v0, v1
+	graph.removeEdge(v0, v1)
+	fmt.Println("\n删除边 1-3 后，图为")
+	graph.print()
+
+	/* 添加顶点 */
+	v5 := newVertex(6)
+	graph.addVertex(v5)
+	fmt.Println("\n添加顶点 6 后，图为")
+	graph.print()
+
+	/* 删除顶点 */
+	// 顶点 3 即 v1
+	graph.removeVertex(v1)
+	fmt.Println("\n删除顶点 3 后，图为")
+	graph.print()
+}

codes/go/chapter_graph/graph_adjacency_matrix.go

@@ -0,0 +1,101 @@
+// File: graph_adjacency_matrix.go
+// Created Time: 2023-01-31
+// Author: Reanon ([email protected])
+
+package chapter_graph
+
+import "fmt"
+
+/* 基于邻接矩阵实现的无向图类 */
+type graphAdjMat struct {
+	// 顶点列表，元素代表“顶点值”，索引代表“顶点索引”
+	vertices []int
+	// 邻接矩阵，行列索引对应“顶点索引”
+	adjMat [][]int
+}
+
+func newGraphAdjMat(vertices []int, edges [][]int) *graphAdjMat {
+	// 添加顶点
+	n := len(vertices)
+	adjMat := make([][]int, n)
+	for i := range adjMat {
+		adjMat[i] = make([]int, n)
+	}
+	// 初始化图
+	g := &graphAdjMat{
+		vertices: vertices,
+		adjMat:   adjMat,
+	}
+	// 添加边
+	// 请注意，edges 元素代表顶点索引，即对应 vertices 元素索引
+	for i := range edges {
+		g.addEdge(edges[i][0], edges[i][1])
+	}
+	return g
+}
+
+/* 获取顶点数量 */
+func (g *graphAdjMat) size() int {
+	return len(g.vertices)
+}
+
+/* 添加顶点 */
+func (g *graphAdjMat) addVertex(val int) {
+	n := g.size()
+	// 向顶点列表中添加新顶点的值
+	g.vertices = append(g.vertices, val)
+	// 在邻接矩阵中添加一行
+	newRow := make([]int, n)
+	g.adjMat = append(g.adjMat, newRow)
+	// 在邻接矩阵中添加一列
+	for i := range g.adjMat {
+		g.adjMat[i] = append(g.adjMat[i], 0)
+	}
+}
+
+/* 删除顶点 */
+func (g *graphAdjMat) removeVertex(index int) {
+	if index >= g.size() {
+		return
+	}
+	// 在顶点列表中移除索引 index 的顶点
+	g.vertices = append(g.vertices[:index], g.vertices[index+1:]...)
+	// 在邻接矩阵中删除索引 index 的行
+	g.adjMat = append(g.adjMat[:index], g.adjMat[index+1:]...)
+	// 在邻接矩阵中删除索引 index 的列
+	for i := range g.adjMat {
+		g.adjMat[i] = append(g.adjMat[i][:index], g.adjMat[i][index+1:]...)
+	}
+}
+
+/* 添加边 */
+// 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
+func (g *graphAdjMat) addEdge(i, j int) {
+	// 索引越界与相等处理
+	if i < 0 || j < 0 || i >= g.size() || j >= g.size() || i == j {
+		fmt.Errorf("%s", "Index Out Of Bounds Exception")
+	}
+	// 在无向图中，邻接矩阵沿主对角线对称，即满足 (i, j) == (j, i)
+	g.adjMat[i][j] = 1
+	g.adjMat[j][i] = 1
+}
+
+/* 删除边 */
+// 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
+func (g *graphAdjMat) removeEdge(i, j int) {
+	// 索引越界与相等处理
+	if i < 0 || j < 0 || i >= g.size() || j >= g.size() || i == j {
+		fmt.Errorf("%s", "Index Out Of Bounds Exception")
+	}
+	g.adjMat[i][j] = 0
+	g.adjMat[j][i] = 0
+}
+
+/* 打印邻接矩阵 */
+func (g *graphAdjMat) print() {
+	fmt.Printf("\t顶点列表 = %v\n", g.vertices)
+	fmt.Printf("\t邻接矩阵 = \n")
+	for i := range g.adjMat {
+		fmt.Printf("\t\t\t%v\n", g.adjMat[i])
+	}
+}

codes/go/chapter_graph/graph_adjacency_matrix_test.go

@@ -0,0 +1,43 @@
+// File: graph_adjacency_matrix_test.go
+// Created Time: 2023-01-31
+// Author: Reanon ([email protected])
+
+package chapter_graph
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestGraphAdjMat(t *testing.T) {
+	/* 初始化无向图 */
+	// 请注意，edges 元素代表顶点索引，即对应 vertices 元素索引
+	vertices := []int{1, 3, 2, 5, 4}
+	edges := [][]int{{0, 1}, {0, 2}, {1, 2}, {2, 3}, {0, 3}, {2, 4}, {3, 4}}
+	graph := newGraphAdjMat(vertices, edges)
+	fmt.Println("初始化后，图为:")
+	graph.print()
+
+	/* 添加边 */
+	// 顶点 1, 2 的索引分别为 0, 2
+	graph.addEdge(0, 2)
+	fmt.Println("添加边 1-2 后，图为")
+	graph.print()
+
+	/* 删除边 */
+	// 顶点 1, 3 的索引分别为 0, 1
+	graph.removeEdge(0, 1)
+	fmt.Println("删除边 1-3 后，图为")
+	graph.print()
+
+	/* 添加顶点 */
+	graph.addVertex(6)
+	fmt.Println("添加顶点 6 后，图为")
+	graph.print()
+
+	/* 删除顶点 */
+	// 顶点 3 的索引为 1
+	graph.removeVertex(1)
+	fmt.Println("删除顶点 3 后，图为")
+	graph.print()
+}