第十一周 【项目2 - 操作用邻接表存储的图】

本文介绍了一种基于邻接表存储方式的图算法实现,包括输出每个顶点的出度、找出出度最大的顶点、计算出度为0的顶点数量以及判断任意两点间是否存在边等操作。

【项目 - 操作用邻接表存储的图】 
假设图G采用邻接表存储,分别设计实现以下要求的算法: 
(1)输出出图G中每个顶点的出度; 
(2)求出图G中出度最大的一个顶点,输出该顶点编号; 
(3)计算图G中出度为0的顶点数; 
(4)判断图G中是否存在边 <i,j> 。 
利用下图作为测试用图,输出结果。 
这里写图片描述 
提示:(1)分别设计函数实现算法;(2)不要全部实现完再测试,而是实现一个,测试一个;(3)请利用图算法库

[参考解答]

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include "graph.h"

//返回图G中编号为v的顶点的出度
int OutDegree(ALGraph *G,int v)
{
    ArcNode *p;
    int n=0;
    p=G->adjlist[v].firstarc;
    while (p!=NULL)
    {
        n++;
        p=p->nextarc;
    }
    return n;
}

//输出图G中每个顶点的出度
void OutDs(ALGraph *G)
{
    int i;
    for (i=0; i<G->n; i++)
        printf("  顶点%d:%d\n",i,OutDegree(G,i));
}

//输出图G中出度最大的一个顶点
void OutMaxDs(ALGraph *G)
{
    int maxv=0,maxds=0,i,x;
    for (i=0; i<G->n; i++)
    {
        x=OutDegree(G,i);
        if (x>maxds)
        {
            maxds=x;
            maxv=i;
        }
    }
    printf("顶点%d,出度=%d\n",maxv,maxds);
}
//输出图G中出度为0的顶点数
void ZeroDs(ALGraph *G)
{
    int i,x;
    for (i=0; i<G->n; i++)
    {
        x=OutDegree(G,i);
        if (x==0)
            printf("%2d",i);
    }
    printf("\n");
}

//返回图G中是否存在边<i,j>
bool Arc(ALGraph *G, int i,int j)
{
    ArcNode *p;
    bool found = false;
    p=G->adjlist[i].firstarc;
    while (p!=NULL)
    {
        if(p->adjvex==j)
        {
            found = true;
            break;
        }
        p=p->nextarc;
    }
    return found;
}

int main()
{
    ALGraph *G;
    int A[7][7]=
    {
        {0,1,1,1,0,0,0},
        {0,0,0,0,1,0,0},
        {0,0,0,0,1,1,0},
        {0,0,0,0,0,0,1},
        {0,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,1,1,0,1},
        {0,1,0,0,0,0,0}
    };
    ArrayToList(A[0], 7, G);
    printf("(1)各顶点出度:\n");
    OutDs(G);
    printf("(2)最大出度的顶点信息:");
    OutMaxDs(G);
    printf("(3)出度为0的顶点:");
    ZeroDs(G);
    printf("(4)边<2,6>存在吗?");
    if(Arc(G,2,6))
        printf("是\n");
    else
        printf("否\n");
    printf("\n");
    return 0;
}
<think>好的,用户想了解邻接表存储结构的实现方式和相关数据结构。首先,我需要回忆一下邻接表的基本概念。邻接表的一种链式存储结构,适用于稀疏,能够节省存储空间。每个顶点对应一个链表,链表中存储顶点所有邻接的顶点。 根据引用[1],邻接表需要分别存储顶点和边。顶点通常用数组存储每个顶点可能包含数据和指向邻接链表的指针。边则通过链表节点来表示,每个节点包含邻接顶点的索引和指向下一个节点的指针。 接下来,用户可能需要具体的实现步骤。例如,如何定义顶点和边的结构体?在C++中,可以用结构体或类来实现顶点数组中的每个元素指向对应的边链表。引用[3]提到实际代码实现时需要注意调试问题,比如在Vscode中添加system("pause"),这说明代码示例可能需要考虑不同环境的兼容性。 然后,需要考虑邻接表的优缺点。优点是空间效率高,尤其是边数远少于顶点平方的情况下。缺点是查找两个顶点是否邻接需要遍历链表,效率较低。这点需要向用户说明清楚。 用户可能还想知道邻接表与其他存储结构(如邻接矩阵、十字链表)的区别。根据引用[2],邻接多重表适合无向,结合了邻接表和十字链表的特点。但这里用户的问题集中在邻接表,所以可以简要比较,但重点放在邻接表本身。 最后,提供代码示例是关键。需要确保代码结构清晰,注释详细,如引用[3]所述。可能用C++或Python实现,但用户提供的引用中有C++的例子,所以选择C++更合适。同时,注意代码的正确性,比如链表的建立、顶点和边的添加操作。 总结回答的结构:先介绍邻接表的概念,然后详细说明实现方式,包括数据结构定义、创建过程,再分析优缺点,最后给出代码示例和相关问题。需要确保符合用户的格式要求,如使用$...$和$$...$$,正确引用标注。</think>### 邻接表存储结构实现方式 邻接表存储结构是一种结合**数组**和**链表**的链式存储方法,适用于稀疏存储[^1]。其核心思想是为每个顶点建立一个单链表,存储顶点的所有邻接顶点--- #### 数据结构定义 1. **顶点表**:用数组存储所有顶点信息,每个顶点包含: - **数据域**(存储顶点值,如`char data`) - **指针域**(指向邻接链表的第一个节点,如`EdgeNode *first_edge`) ```c typedef struct VertexNode { char data; // 顶点数据 EdgeNode *first_edge; // 指向第一条邻接边的指针 } VertexNode; ``` 2. **边表**:链表存储顶点的邻接关系,每个边节点包含: - **邻接顶点索引**(如`int adj_vex`) - **权重**(可选,如`int weight`) - **指针域**(指向下一个邻接顶点,如`EdgeNode *next`) ```c typedef struct EdgeNode { int adj_vex; // 邻接顶点在数组中的下标 int weight; // 边的权值(无权可省略) struct EdgeNode *next; // 指向下一个邻接顶点 } EdgeNode; ``` 3. **的整体结构**: ```c typedef struct { VertexNode adj_list[MAX_SIZE]; // 顶点数组 int vertex_num; // 顶点数 int edge_num; // 边数 } GraphAdjList; ``` --- #### 实现步骤 1. **初始化顶点数组**:根据顶点数据填充顶点表,初始化各顶点的`first_edge`为`NULL`。 2. **建立边链表**:逐条插边: -边$(v_i, v_j)$时,创建新边节点,将`adj_vex`设为$v_j$的索引。 - 将新节点插$v_i$的链表头部(或尾部),时间复杂为$O(1)$[^1]。 3. **示例操作**:插边$(A,B)$和$(A,C)$后,顶点$A$的链表为:$B \rightarrow C \rightarrow \text{NULL}$。 --- #### 邻接表的特点 | 特点 | 说明 | |-----------------------|----------------------------------------------------------------------| | **空间复杂** | $O(n + m)$,适用于边数$m$远小于$n^2$的稀疏[^1] | | **查询邻接顶点效率** | $O(1)$访问顶点,$O(k)$遍历邻接点($k$为邻接点数) | | **判断两顶点是否邻接** | 需遍历链表,最坏情况$O(n)$ | | **适用场景** | BFS/DFS遍历、稀疏存储优化[^2] | --- #### 代码实现(C语言) ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_SIZE 100 // 边表节点定义 typedef struct EdgeNode { int adj_vex; struct EdgeNode *next; } EdgeNode; // 顶点表节点定义 typedef struct VertexNode { char data; EdgeNode *first_edge; } VertexNode; // 结构定义 typedef struct { VertexNode adj_list[MAX_SIZE]; int vertex_num, edge_num; } GraphAdjList; // 创建邻接表 void CreateALGraph(GraphAdjList *G) { printf("输顶点数和边数:"); scanf("%d %d", &G->vertex_num, &G->edge_num); // 输顶点数据 for (int i = 0; i < G->vertex_num; i++) { printf("输第%d个顶点:", i + 1); scanf(" %c", &G->adj_list[i].data); G->adj_list[i].first_edge = NULL; } // 建立边表 for (int k = 0; k < G->edge_num; k++) { char v1, v2; printf("输边(vi, vj):"); scanf(" %c %c", &v1, &v2); int i = v1 - 'A'; // 假设顶点用大写字母表示 int j = v2 - 'A'; // 头插法添加边节点 EdgeNode *e = (EdgeNode*)malloc(sizeof(EdgeNode)); e->adj_vex = j; e->next = G->adj_list[i].first_edge; G->adj_list[i].first_edge = e; } } ``` --- #### 邻接表的扩展应用 1. **逆邻接表**:存储指向当前顶点的边,用于快速获取[^2]。 2. **带权**:在边节点中增加`weight`字段。 3. **邻接多重表**:优化无向的边存储,避免重复存储边[^2]。 ---
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