当前位置：首页 > Java > 正文

深入理解Java中的桥接模式与图论割点（Java桥接模式与割点算法实战教程）

主机测评网
Java
2025-12-29
526

在Java开发中，Java桥接模式是一种重要的结构型设计模式，用于解耦抽象与实现；而Java割点算法则是图论中的经典问题，用于识别网络中的关键节点。本文将用通俗易懂的方式，手把手带你掌握这两个看似不同但都极具实用价值的概念。

一、什么是桥接模式？

桥接模式（Bridge Pattern）的核心思想是将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。这在需要多维度扩展系统时特别有用。

举个例子：假设你正在开发一个绘图软件，支持多种形状（圆形、方形）和多种颜色（红色、蓝色）。如果不使用桥接模式，你可能需要为每种组合创建一个类（红圆、蓝圆、红方、蓝方……），导致类爆炸。而桥接模式通过“形状”和“颜色”两个维度的解耦，大大简化了结构。

桥接模式代码示例

// 颜色接口（实现部分）interface Color {    void applyColor();}// 具体颜色实现class Red implements Color {    public void applyColor() {        System.out.println("应用红色");    }}class Blue implements Color {    public void applyColor() {        System.out.println("应用蓝色");    }}// 形状抽象类（抽象部分）abstract class Shape {    protected Color color;    public Shape(Color color) {        this.color = color;    }    abstract void draw();}// 具体形状class Circle extends Shape {    public Circle(Color color) {        super(color);    }    public void draw() {        System.out.print("绘制圆形，");        color.applyColor();    }}class Square extends Shape {    public Square(Color color) {        super(color);    }    public void draw() {        System.out.print("绘制方形，");        color.applyColor();    }}// 测试类public class BridgeDemo {    public static void main(String[] args) {        Shape redCircle = new Circle(new Red());        Shape blueSquare = new Square(new Blue());        redCircle.draw();  // 输出：绘制圆形，应用红色        blueSquare.draw(); // 输出：绘制方形，应用蓝色    }}

深入理解Java中的桥接模式与图论割点（Java桥接模式与割点算法实战教程） Java桥接模式 Java割点算法图论割点设计模式Java 第1张

二、什么是图论中的割点？

在图论中，割点（Articulation Point）是指在一个无向连通图中，如果删除某个顶点及其相连的边后，图不再连通，那么这个顶点就称为割点。识别图论割点对于分析网络鲁棒性、通信系统稳定性等非常重要。

例如，在社交网络中，如果某个人是多个群体之间的唯一联系人，那么他就是一个“割点”。一旦他离开，群体之间就无法沟通。

使用Tarjan算法找割点（Java实现）

Tarjan算法利用深度优先搜索（DFS）和时间戳来高效地找出所有割点。以下是完整实现：

import java.util.*;public class ArticulationPoint {    private int time;    private List<Integer>[] graph;    private boolean[] visited;    private int[] disc;      // 发现时间    private int[] low;       // 最早可达祖先的时间戳    private boolean[] isArticulation;    public ArticulationPoint(int n) {        graph = new List[n];        for (int i = 0; i < n; i++) {            graph[i] = new ArrayList<>();        }        visited = new boolean[n];        disc = new int[n];        low = new int[n];        isArticulation = new boolean[n];        time = 0;    }    public void addEdge(int u, int v) {        graph[u].add(v);        graph[v].add(u);    }    public void findArticulationPoints() {        for (int i = 0; i < graph.length; i++) {            if (!visited[i]) {                dfs(i, -1);            }        }        System.out.println("割点有：");        for (int i = 0; i < isArticulation.length; i++) {            if (isArticulation[i]) {                System.out.print(i + " ");            }        }        System.out.println();    }    private void dfs(int u, int parent) {        visited[u] = true;        disc[u] = low[u] = ++time;        int children = 0;        for (int v : graph[u]) {            if (!visited[v]) {                children++;                dfs(v, u);                low[u] = Math.min(low[u], low[v]);                // 根节点且有多个子树 → 割点                if (parent == -1 && children > 1) {                    isArticulation[u] = true;                }                // 非根节点且满足 low[v] >= disc[u]                if (parent != -1 && low[v] >= disc[u]) {                    isArticulation[u] = true;                }            } else if (v != parent) {                low[u] = Math.min(low[u], disc[v]);            }        }    }    public static void main(String[] args) {        ArticulationPoint ap = new ArticulationPoint(5);        ap.addEdge(0, 1);        ap.addEdge(1, 2);        ap.addEdge(2, 0);        ap.addEdge(1, 3);        ap.addEdge(3, 4);        ap.findArticulationPoints(); // 输出：割点有：1 3    }}