Site Search:

Graph.java with bfs bipartite detection


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

public class Graph {
    private Set<Integer> marked = new HashSet<>();
    private Map<Integer, Set<Integer>> neighbors = new HashMap<>();
    private boolean isBipartite = true;
    private Map<Integer, Boolean> isRed = new HashMap<>();

    public Set<Integer> getPoints() {
        return neighbors.keySet();
    }

    public int size() {
        return getPoints().size();
    }

    public long edgeSize() {
        return neighbors.values().stream()
                .collect(Collectors.summingLong(Set::size)) / 2;
    }

    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 colorGraph() {
        for(Integer s : neighbors.keySet()) {
            if(!marked.contains(s)) {
                bfs(s);
            }
        }
    }
    
    private void bfs(Integer s) {
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(s);
        marked.add(s);
        isRed.put(s, true);
        while(!queue.isEmpty()) {
            Integer v = queue.poll();
            for(Integer w : neighbors.get(v)) {
                if(!marked.contains(w)) {
                    marked.add(w);
                    queue.add(w);
                    isRed.put(w, !isRed.get(v));
                } else if(isRed.get(v) == isRed.get(w)) {
                    this.isBipartite = false;
                }
            }
        }
    }
    
    public static void main(String... args) {
        Graph g = new Graph();
        // 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);
        g.colorGraph();
        System.out.println("strict graph {");
        g.isRed.entrySet().forEach(i -> {
            System.out.println(i.getKey() + "[color=" + (i.getValue() ? "red" : "blue") + "];");
        });
        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("the graph is bipartite: " + g.isBipartite);
    }
}