说明

闵老师的文章链接：日撸 Java 三百行（总述）_minfanphd的博客-CSDN博客
自己也把手敲的代码放在了github上维护：https://github.com/fulisha-ok/sampledata

day35 图的 m 着色问题

1.问题描述

给定无向连通图G和m种不同的颜色。用这些颜色为图G的各顶点着色，每个顶点着一种颜色。如果有一种着色法使G中每条边的2个顶点着不同颜色，则称这个图是m可着色的。图的m着色问题是对于给定图G和m种颜色，找出所有不同的着色法

2.思路

分析：
设M[i]= x（x= 0,1,2,…m ； i = 0,1,2,…n）代表第i节点的颜色x; m=3，n = 3,按理颜色的组合会有m^n
以下图为例,组合会有3^3 = 27种，但是不是所有都可以，有黄色代表冲突
在这里插入图片描述

M[0] = 0，M[1]={0,1,2}, M[2]={0,1,2} 进行颜色排列组合{0，1，1}，{0，1，2}，{0，2，1}，{0，2，2}
M[0] = 1, M[2]={0,1,2},M[2]={0,1,2}进行颜色排列组合{1，0，0}，{1，0，2}，{1，2，0}，{1，2，2}
M[0] = 2, M[2]={0,1,2},M[2]={0,1,2}进行颜色排列组合{2，0，0}，{2，0，1}，{2，1，0}，{2，1，1}
在图的着色过程中，我们需要判断是否是邻接点以及颜色是否冲突
其中也有递归的思想在里面，例如我确定了0节点的颜色，我去判断剩下其他节点的颜色。在1，2节点颜色，我确定了1节点颜色，又去判断3节点的颜色。
通过上面的图，画出这个图的空间树去理解还蛮好理解的（其实也思考理解了好久）

2.代码

在前面的分析中有提到递归的思想，所以我们结合上面的解空间树（树我们会常常用到递归），我们为结点0着色后，为其下一个结点着色时如1结点，则需要判断他们是否是相邻节点？是否颜色是不同的？若都满足又往深的递归，若不满足则回溯结点。我觉得图着色问题主要思想也在这里。

   public void coloring(int paraNumColors) {
        int tempNumNodes = connectivityMatrix.getRows();
        int[] tempColorScheme = new int[tempNumNodes];
        Arrays.fill(tempColorScheme, -1);


        coloring(paraNumColors, 0, tempColorScheme);
    }

    public void coloring(int paraNumColors, int paraCurrentNumNodes, int[] paraCurrentColoring) {
        // Step 1. Initialize.
        int tempNumNodes = connectivityMatrix.getRows();

        System.out.println("coloring: paraNumColors = " + paraNumColors + ", paraCurrentNumNodes = "
                + paraCurrentNumNodes + ", paraCurrentColoring" + Arrays.toString(paraCurrentColoring));
        // A complete scheme.
        if (paraCurrentNumNodes >= tempNumNodes) {
            System.out.println("Find one:" + Arrays.toString(paraCurrentColoring));
            return;
        }

        // Try all possible colors.
        for (int i = 0; i < paraNumColors; i++) {
            paraCurrentColoring[paraCurrentNumNodes] = i;
            if (!colorConflict(paraCurrentNumNodes + 1, paraCurrentColoring)) {
                coloring(paraNumColors, paraCurrentNumNodes + 1, paraCurrentColoring);
            }
        }
    }

    public boolean colorConflict(int paraCurrentNumNodes, int[] paraColoring) {
        for (int i = 0; i < paraCurrentNumNodes - 1; i++) {
            // No direct connection.
            if (connectivityMatrix.getValue(paraCurrentNumNodes - 1, i) == 0) {
                continue;
            }

            if (paraColoring[paraCurrentNumNodes - 1] == paraColoring[i]) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void coloringTest() {
        //int[][] tempMatrix = { { 0, 1, 1, 0 }, { 1, 0, 0, 1 }, { 1, 0, 0, 0 }, { 0, 1, 0, 0 } };
        int[][] tempMatrix = { { 0, 1, 1}, { 1, 0, 0 }, { 1, 0, 0 }};
        Graph tempGraph = new Graph(tempMatrix);
        //tempGraph.coloring(2);
        tempGraph.coloring(3);
    }