Site Search:

Digraph.java with dfs circle detection


import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.Stack;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;

public class Digraph {
    private Map<Integer, Set<Integer>> neighbors = new HashMap<>();
    private Set<Integer> marked = new HashSet<>();
    private boolean hasCircle = false;
    private Map<Integer, Integer> path = new HashMap<>();
    private Stack<Integer> circle = new Stack<>();
    private Map<Integer, Boolean> onStack = new HashMap<>();
    
    public Set<Integer> getPoints() {
        Set<Integer> points = neighbors.keySet().stream().collect(Collectors.toCollection(HashSet::new));
        this.neighbors.values().forEach(i -> points.addAll(i));
        return points;
    }
    public int size() {
        return getPoints().size();
    }
    public long edgeSize() {
        return neighbors.values().stream().collect(Collectors.summingLong(Set::size));
    }
    public void addEdge(int a, int b) {
        neighbors.computeIfAbsent(a, k -> new HashSet<Integer>()).add(b);
        //neighbors.computeIfAbsent(b, k -> new HashSet<Integer>()).add(a);
    }
    public void detectCircle() {
        for(Integer s : neighbors.keySet()) {
            if(!marked.contains(s)) {
                dfs(s);
            }
        }
    }
    private void dfs(Integer v) {
        if(hasCircle) return;
        onStack.put(v, true);
        marked.add(v);
        if(neighbors.get(v) == null) {
            onStack.put(v, false);
            return;
        }
        for(Integer w : neighbors.get(v)) {
            if(!marked.contains(w)) {
                path.put(w, v);
                dfs(w);
            } else if(onStack.get(w)) {
                path.put(w, v);
                this.hasCircle = true;
                for(Integer u = v; !path.get(u).equals(v); u = path.get(u)) {
                    this.circle.push(u);
                }
                circle.push(w);
            }
        }
        onStack.put(v, false);
    }
    public static void main(String...args) {
        Digraph g = new Digraph();
        //change the number of points and edges here.
        for(int i = 0; i < 7; i++) {
            g.addEdge(i, i + 1);
            g.addEdge(i, i + 2);
        }
        for(int i = 15; i < 17; i++) {
            g.addEdge(i, i+1);
        }
        g.addEdge(19, 19);
        //form circles
        g.addEdge(7, 5);
        g.addEdge(17, 15);  
        g.detectCircle();
        System.out.println("strict digraph {");
        while(!g.circle.isEmpty()) {
            System.out.println(g.circle.pop() + "[color=red];");
        }
        g.neighbors.keySet().stream().forEach(i -> 
                                             {
                                             Stream.of(g.neighbors.get(i)).flatMap(j -> j.stream())
                                                 .forEach(k -> {
                                                     System.out.println(i + "->" + k + ";");
                                                     });
                                            });
        System.out.println("}");
        System.out.println("number of points: " + g.size());
        System.out.println("number of edges: " + g.edgeSize());
        System.out.println("hasCircle = " + g.hasCircle);
    }
}