JGraphT：通过另一个子树替换有向无环图中的子树

以下是使用JGraphT库中的类和方法来替换有向无环图（DAG）中的子树的示例代码：

import org.jgrapht.Graph;
import org.jgrapht.Graphs;
import org.jgrapht.graph.DefaultDirectedGraph;
import org.jgrapht.graph.DefaultEdge;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class DAGSubtreeReplacement {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个有向无环图
        Graph<String, DefaultEdge> dag = new DefaultDirectedGraph<>(DefaultEdge.class);

        // 添加图中的顶点
        String v1 = "A";
        String v2 = "B";
        String v3 = "C";
        String v4 = "D";
        String v5 = "E";
        dag.addVertex(v1);
        dag.addVertex(v2);
        dag.addVertex(v3);
        dag.addVertex(v4);
        dag.addVertex(v5);

        // 添加图中的边
        dag.addEdge(v1, v2);
        dag.addEdge(v1, v3);
        dag.addEdge(v2, v4);
        dag.addEdge(v3, v5);

        // 打印原始的有向无环图
        System.out.println("Original DAG:");
        System.out.println(dag);

        // 创建要替换子树的子图
        Graph<String, DefaultEdge> subtree = new DefaultDirectedGraph<>(DefaultEdge.class);
        subtree.addVertex(v4);
        subtree.addVertex(v5);
        subtree.addEdge(v4, v5);

        // 创建替换子树的新子图
        Graph<String, DefaultEdge> newSubtree = new DefaultDirectedGraph<>(DefaultEdge.class);
        String v6 = "F";
        String v7 = "G";
        newSubtree.addVertex(v6);
        newSubtree.addVertex(v7);
        newSubtree.addEdge(v6, v7);

        // 获取要替换的子树的顶点集合
        Set<String> subtreeVertices = new HashSet<>(subtree.vertexSet());

        // 获取要替换的子树的父顶点
        String parentVertex = Graphs.predecessorListOf(dag, v5).get(0);

        // 删除要替换的子树的边
        dag.removeAllEdges(subtreeEdges(subtree));

        // 删除要替换的子树的顶点
        dag.removeAllVertices(subtreeVertices);

        // 添加新子图的顶点和边
        Graphs.addGraph(dag, newSubtree);

        // 在父顶点和新子图之间添加边
        dag.addEdge(parentVertex, v6);

        // 打印替换子树后的有向无环图
        System.out.println("DAG after subtree replacement:");
        System.out.println(dag);
    }

    // 辅助方法：获取子图的所有边的集合
    private static Set<DefaultEdge> subtreeEdges(Graph<String, DefaultEdge> subtree) {
        Set<DefaultEdge> edges = new HashSet<>();
        for (String vertex : subtree.vertexSet()) {
            edges.addAll(subtree.edgesOf(vertex));
        }
        return edges;
    }
}

此示例中，我们首先创建一个有向无环图（DAG），并添加顶点和边。然后，我们创建要替换的子树和新子树，并获取要替换的子树的顶点集合和父顶点。接下来，我们从原始DAG中删除要替换的子树的边和顶点，并将新子图添加到DAG中。最后，我们在父顶点和新子图之间添加一条边，并打印替换子树后的DAG。

请注意，这只是一个简单的示例，假设了子树的父顶点只有一个前驱顶点。在实际应用中，您可能需要根据具体情况进行适当修改。