feat: add oop graphs

README.md

@@ -41,8 +41,8 @@
 | 14 | `heaps`         | Кучи                              | Продвинутые структуры данных | Реализация кучи (очереди с приоритетом) на массиве. Алгоритмы вставки, удаления и извлечения максимума. Сортировка кучей. Алгоритм Хаффмана.              |
 | 15 | `dsu`           | Непересекающиеся множества        | Продвинутые структуры данных | Реализация структуры данных "Непересекающиеся множества" (DSU/Union-Find). Алгоритмы объединения и поиска. Применение в задачах на компоненты связности.  |
 | 16 | `hash_tables`   | Хеш-таблицы                       | Продвинутые структуры данных | Реализация хеш-таблицы на массиве. Алгоритмы вставки, удаления и поиска. Разрешение коллизий с помощью цепочек и открытой адресации.                      |
-| 17 | `graphs`        | Графы                             | Продвинутые структуры данных | Реализация графов с помощью списков смежности. Алгоритмы обхода DFS и BFS. Нахождение кратчайших путей (Dijkstra, Bellman-Ford).                          |
-| 18 | `balanced_ds`   | Сбалансированные структуры данных | Продвинутые структуры данных | Реализация АВЛ-дерева. Базовые операции. Балансировка, разбиение и склейка. Динамическое дерево отрезков. Структура Rope.                                 |
+| 17 | `graphs`        | Графы                             | Продвинутые структуры данных | Реализация графов на списке смежности. ООП-представление графа. Алгоритмы обхода DFS и BFS. Нахождение кратчайших путей (Dijkstra, Bellman-Ford).         |
+| 18 | `balanced_ds`   | Сбалансированные структуры данных | Продвинутые структуры данных | Реализация АВЛ-дерева. Базовые операции. Балансировка, разбиение и склеивание. Динамическое дерево отрезков. Структура Rope.                              |
 
 ---
 

src/graphs/oop/graph.py

@@ -0,0 +1,131 @@
+from __future__ import annotations
+
+from typing import TYPE_CHECKING, Generic, Self
+
+from src.graphs.oop.models import Edge, EdgeData, K, Node, Weight
+from src.graphs.oop.operations import (
+    bfs,
+    dfs,
+    dfs_iterative,
+    dijkstra,
+    dijkstra_heap,
+    find_path,
+    find_path_all,
+    find_shortest_path,
+)
+
+if TYPE_CHECKING:
+    from collections.abc import Iterable
+
+
+class Graph(Generic[K]):
+    """
+    ООП-представление графа.
+    """
+
+    nodes: dict[K, Node[K]]
+    """
+    Словарь узлов графа.
+    """
+
+    def __init__(self, nodes: dict[K, Node[K]] | None = None) -> None:
+        self.nodes = nodes if nodes is not None else {}
+
+    @staticmethod
+    def edge_exists(node_from: Node[K], node_to: Node[K]) -> bool:
+        """
+        Проверяет, есть ли ребро между двумя узлами.
+        """
+        return node_to in node_from.parents
+
+    @staticmethod
+    def find_path(start: Node[K], end: Node[K]) -> list[K]:
+        """
+        Находит путь между двумя узлами.
+        """
+        return find_path(start, end)
+
+    @staticmethod
+    def find_path_all(start: Node[K], end: Node[K]) -> list[list[K]]:
+        """
+        Находит все пути между двумя узлами.
+        """
+        return find_path_all(start, end)
+
+    @staticmethod
+    def find_shortest_path(start: Node[K], end: Node[K]) -> list[K]:
+        """
+        Находит кратчайший путь между двумя узлами.
+        """
+        return find_shortest_path(start, end)
+
+    @classmethod
+    def from_edge_list(cls, edges: Iterable[EdgeData[K]]) -> Self:
+        """
+        Создает граф из списка ребер.
+        """
+        graph = cls()
+        for key_from, key_to, weight in edges:
+            node_from = graph.add(key_from) if not graph.contains(key_from) else graph.get(key_from)
+            node_to = graph.add(key_to) if not graph.contains(key_to) else graph.get(key_to)
+            graph.connect(node_from, node_to, weight)
+        return graph
+
+    def get(self, key: K) -> Node[K]:
+        """
+        Возвращает узел по его ключу.
+        """
+        return self.nodes[key]
+
+    def contains(self, key: K) -> bool:
+        """
+        Проверяет, есть ли узел с таким ключом в графе.
+        """
+        return key in self.nodes
+
+    def add(self, key: K) -> Node[K]:
+        """
+        Добавляет узел в граф.
+        """
+        if self.contains(key):
+            raise ValueError(f"Node with value {key} already exists")
+
+        node = Node(key)
+        self.nodes[key] = node
+
+        return node
+
+    def connect(self, node_from: Node[K], node_to: Node[K], weight: Weight) -> Edge:
+        """
+        Добавляет ребро в граф.
+        """
+        if self.edge_exists(node_from, node_to):
+            raise ValueError(f"Edge from {node_from.key} to {node_to.key} already exists")
+
+        edge = Edge(node_to, weight)
+        node_from.edges.append(edge)
+        node_to.parents[node_from] = edge
+
+        return edge
+
+    def dfs(self, node: Node[K] | None = None, *, iterative: bool = True) -> list[K]:
+        """
+        Обход графа в глубину.
+        """
+        nodes = self.nodes.values() if node is None else {node}
+        func = dfs_iterative if iterative else dfs
+        return func(nodes)
+
+    def bfs(self, node: Node[K] | None = None) -> list[K]:
+        """
+        Обход графа в ширину.
+        """
+        nodes = self.nodes.values() if node is None else {node}
+        return bfs(nodes)
+
+    def dijkstra(self, start: Node[K], end: Node[K], *, use_heap: bool = True) -> list[K]:
+        """
+        Алгоритм Дейкстры.
+        """
+        func = dijkstra_heap if use_heap else dijkstra
+        return func(self.nodes.values(), start, end)

src/graphs/oop/models.py

@@ -0,0 +1,61 @@
+from __future__ import annotations
+
+from dataclasses import dataclass, field
+from typing import Any, Generic, Self, TypeVar, cast
+
+K = TypeVar("K")
+NodeT = TypeVar("NodeT", bound="Node[Any]")
+Weight = float
+EdgeData = tuple[K, K, Weight]
+
+
+@dataclass
+class Node(Generic[K]):
+    """
+    Узел графа.
+    """
+
+    key: K
+    """Значение узла."""
+    edges: list[Edge] = field(default_factory=list)
+    """Список рёбер, ведущих из узла."""
+    parents: dict[Self, Edge] = field(default_factory=dict)
+    """Список родителей."""
+
+    def __hash__(self) -> int:
+        return hash(self.key)
+
+    def __eq__(self, other: object) -> bool:
+        if not isinstance(other, Node):
+            return NotImplemented
+        return cast(bool, self.key == other.key)
+
+    def __repr__(self) -> str:
+        return f"{self.__class__.__name__}({self.key})"
+
+
+@dataclass
+class Edge:
+    """
+    Ребро графа.
+    """
+
+    adjacent: Node[Any]
+    """Узел, на который ведёт ребро."""
+    weight: Weight
+    """Вес ребра."""
+
+
+@dataclass
+class PathNode:
+    """
+    Узел пути.
+    """
+
+    node: Node[Any]
+    """Узел."""
+    parent: Self | None
+    """Родительский узел."""
+
+    def __repr__(self) -> str:
+        return f"{self.__class__.__name__}({self.node})"