数据结构与算法---图的存储结构
邻接矩阵(无向图)考虑到图是由顶点和边或弧两部分组成,合在一起比较困难,那就很自然地考虑到分为两个结构来分别存储。顶点因为不区分大小、主次,所以用一个一维数组来存储是狠不错的选择。图的邻接矩阵(Adjacency Matrix)存储方式是用两个数组来表示图。一个一维数组存储图中顶点信息,一个二维数组(称为邻接矩阵)存储图中的边或弧的信息。我们可以设置两个数组,顶点数组为vertex[4]={vO,
邻接矩阵(无向图)
考虑到图是由顶点和边或弧两部分组成,合在一起比较困难,那就很自然地考虑到分为两个结构来分别存储。
顶点因为不区分大小、主次,所以用一个一维数组来存储是狠不错的选择。
图的邻接矩阵(Adjacency Matrix)存储方式是用两个数组来表示图。一个一维数组存储图中顶点信息,一个二维数组(称为邻接矩阵)存储图中的边或弧的信息。
我们可以设置两个数组,顶点数组为
vertex[4]={vO,v1,V2,V3},边数组arc[4][4]为对称矩阵(0表示不存在顶点间的边,1表示顶点间存在边)。
对称矩阵:所谓对称矩阵就是n阶矩阵的元满足a[i][j]=a[j][i](0<=i,j<=n)。即从矩阵的左上角到右下角的主对角线为轴,右上角的元与左下角相对应的元全都是相等的。

无向图的边构成了一个对称矩阵,貌似浪费了一半的空间,那如果是有向图来存放,会不会把资源都利用得很好呢?
可见顶点数组vertex[4]={v0,v1,V2,V3},弧数组arc[4][4]也是一个矩阵,但因为是有向图,所以这个矩阵并不对称,例如由V1到VO有弧,得到arc[1][0]=1,而V0到V1没有弧,因此
arc[0][1]=0。
另外有向图是有讲究的,要考虑入度和出度,顶点V1的入度为1,正好是第V1列的各数之和,顶点V1的出度为2,正好是第V2行的各数之和。

邻接矩阵(网)
在图的术语中,我们提到了网这个概念,事实上也就是每条边上带有权的图就叫网。

这里“○o”表示一个计算机允许的、大于所有边上权值的值。
邻接表(无向图)
因此我们可以考虑另外一种存储结构方式,例如把数组与链表结合一起来存储,这种方式在图结构也适用,我们称为邻接表(AdjacencyList)。
邻接表的处理方法是这样:
一图中顶点用一个一维数组存储,当然,顶点也可以用单链表来存储,不过数组可以较容易地读取顶点信息,更加方便。
一图中每个顶点Vi的所有邻接点构成一个线性表,由于邻接点的个数不确定,所以我们选择用单链表来存储。

若是有向图,邻接表结构也是类似的,我们先来看下把顶点当弧尾建立的邻接表,这样很容易就可以得到每个顶点的出度:

但也有时为了便于确定顶点的入度或以顶点为弧头的弧,我们可以建立一个有向图的逆邻接表:

邻接表(网)
对于带权值的网图,可以在边表结点定义中再增加一个数据域来存储权值即可:

十字链表
邻接表固然优秀,但也有不足,例如对有向图的处理上,有时候需要再建立一个逆邻接表~
那我们思考了:有没有可能把邻接表和逆邻接表结合起来呢?
答案是肯定的,这就是我们现在要谈的十字链表(Orthogonal List)
为此我们重新定义顶点表结点结构:
![]()
接着重新定义边表结点结构:
![]()
蓝色线是出度,红色线是入度。

十字链表的好处就是因为把邻接表和逆邻接表整合在了一起,这样既容易找到以Vi为尾的弧,也容易找到以Vi为头的弧,因而容易求得顶点的出度和入度。
十字链表除了结构复杂一点外,其实创建图算法的时间复杂度是和邻接表相同的,因此,在有向图的应用中,十字链表也是非常好的数据结构模型。
邻接多重表
因此,我们也仿照十字链表的方式,对边表结构进行改装,重新定义的边表结构如下:
![]()
其中iVex和jVex是与某条边依附的两个顶点在顶点表中的下标。iLink指向依附顶点iVex的下一条边,jLink指向依附顶点jVex的下一条边。
也就是说在邻接多重表里边,边表存放的是一条边,而不是一个顶点。

边集数组
边集数组是由两个一维数组构成,一个是存储顶点的信息,另一个是存储边的信息,这个边数组每个数据元素由一条边的起点下标(begin)、终点下标(end)和权(weight)组成。

魔乐社区(Modelers.cn) 是一个中立、公益的人工智能社区,提供人工智能工具、模型、数据的托管、展示与应用协同服务,为人工智能开发及爱好者搭建开放的学习交流平台。社区通过理事会方式运作,由全产业链共同建设、共同运营、共同享有,推动国产AI生态繁荣发展。
更多推荐


所有评论(0)