邻接表

用途

优化图论中边存储的空间复杂度

空间复杂度

O(e),e为边数。

概念

想必邻接矩阵大家都懂了,以下是一个空间复杂度更低的表示边相连的方法。
首先邻接矩阵会储存很多没有相连的边,这样会导致空间浪费,所以有一种叫邻接表的只储存边的方法。
记录边的信息很简单,一个from,一个to就好了,如果还有什么别的东西,再多开几个类型就好了,最后放在一个struct中就好了。
但如果单单这么做,我们无法好好地遍历,比如说怎么从u->v1的边跳到u->v2的这条边。
所以我们需要再开一个next来记录同一个顶点的另一条边,通过next将同一个顶点伸出的所有边构成一条链,从链表的头跑到尾,与顶点距离为一的点。

struct 的内容

首先有个from,to,next,但是呢,由于我们要将这条边放在其顶点的链里,所以顶点的记录就没有意义了。

实用代码

添加边

void add(int u,int v)//由u->v;
{
    line[e].v=v;
    line[e].next=head[u];//head[n]储存以n为顶点的边组成的链的末端;//指向链表;
    head[u]=e;//更新链表;
    e++;
}

由于head的初值0会与第0号边矛盾,所以head的初值可以赋成-1;

遍历点的连通点

void traversal_piont(int n)//遍历点n的连通点;
{
    printf("%d:",n);
    for(int i=head[n];i!=-1;i=line[i].next)//从链表的尾往头扫;
    {
        printf("%d ",line[i].v);//由n指出的边的终点;
    }
    printf("\n");
}

遍历图

其实本蒟蒻还不知道怎么遍历图,不过好像还要再开一个boolean类型来看这个点被遍历过了没,希望dalao补充QWQ.

遍历树

void traversal_map(int n,int last)
{
    printf("%d ",&n);
    for(int i=head[n];i!=-1;i=line[i].next)
    {
        if(line[i].v==last) continue;//防止往上搜;
        traversal_map(line[i].v,n);//往下搜;
    }
}

PS:我也不知道是什么序的遍历… traversal_map(n,-1)//n为从n开始搜;

总和代码

#include<bits/stdc++.h>
#define N ... //点数;
#define M ... //边数; 
using namespace std;
struct Line
{
    int v,next;
}line[M+1];
int n,m,head[N],e,u,v,i;
void add(int u,int v)
{
    line[e].v=v;
    line[e].next=head[u];
    head[u]=e;
    e++;
}
void traversal_piont(int n)
{
    printf("%d:",n);
    for(int i=head[n];i!=-1;i=line[i].next)
    {
        printf("%d ",line[i].v);
    }
    printf("\n");
}
void traversal_map(int n,int last)
{
    printf("%d ",&n);
    for(int i=head[n];i!=-1;i=line[i].next)
    {
        if(line[i].v==last) continue;
        traversal_map(line[i].v,n);
    }
}
int main()
{
    for(scanf("%d%d",&n,&m),i=1;i<=m;i++)
    {
        scanf("%d%d",&u,&v);
        add(u,v);
        add(v,u);
    }
    for(i=1;i<=n;i++)
    {
        traversal_piont(i);
    }
    traversal_map(1,-1);
    return 0;
}

优化

由于我们组成的链表是不需要修改的,所以可以用vector来存链表,具体代码如下:

#include<bits/stdc++.h>
#define N ......
using namespace std;
vector<int> head[N];
int i,n,m,u,v;
void add(int u,int v)
{
    head[u].push_back(v);
}
void traversal_piont(int n)
{
    printf("%d:",n);
    for(vector<int>::iterator i=head[n].begin();i!=head[n].end();i++)
    {
        printf("%d ",*i);
    }
    printf("\n");
}
void traversal_map(int n,int last)
{
    printf("%d ",&n);
    for(vector<int>::iterator i=head[n].begin();i!=head[n].end();i++)
    {
        if(*i==last) continue;
        traversal_map(*i,n);
    }
}
int main()
{
    for(scanf("%d%d",&m,&n),i=1;i<=m;i++)
    {
        scanf("%d%d",&u,&v);
        add(u,v);
        add(v,u);
    }
    for(i=1;i<=n;i++)
    {
        traversal_piont(i);
    }
    traversal_map(1,-1);
    return 0;
}

The End;

### 图的邻接链表表示方法及实现示例 #### 邻接链表的基本概念 邻接链表是一种用于表示图的数据结构,特别适用于稀疏图(即边的数量远小于顶点数量平方的图)。其核心思想是,对于图中的每个顶点,使用一个链表来存储与该顶点相邻的其他顶点。每个链表中的节点表示从当前顶点出发的边的终点。这种方式能够高效地存储和遍历图的边,同时节省存储空间[^1]。 在有向图中,邻接链表仅记录从当前顶点出发的边的终点。例如,如果存在一条从顶点 A 到顶点 B 的边,则在顶点 A 的邻接链表中添加 B,但在顶点 B 的邻接链表中不会添加 A。 #### 邻接链表的实现 下面是一个使用 C++ 实现有向图的邻接链表表示的示例。该实现包括以下几个组件: - `Graph`:表示整个有向图。 - `Node`:表示图中的一个顶点及其邻接链表。 - `AdjNode`:表示邻接链表中的一个节点。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; // 邻接表中的节点 struct AdjNode { int dest; // 边的终点 AdjNode* next; // 指向下一个邻接节点的指针 AdjNode(int dest) : dest(dest), next(nullptr) {} }; // 图的节点 struct Node { AdjNode* head; // 指向邻接表的头节点 Node() : head(nullptr) {} }; // 图的邻接表表示 class Graph { private: int numVertices; // 图中的顶点数量 Node* adjListArray; // 邻接表数组 public: // 构造函数 Graph(int numVertices) { this->numVertices = numVertices; adjListArray = new Node[numVertices]; } // 添加边 void addEdge(int src, int dest) { // 创建新的邻接节点 AdjNode* newNode = new AdjNode(dest); newNode->next = adjListArray[src].head; adjListArray[src].head = newNode; } // 打印图的邻接表表示 void printGraph() { for (int i = 0; i < numVertices; ++i) { cout << "顶点 " << i << " 的邻接表: "; AdjNode* temp = adjListArray[i].head; while (temp) { cout << "-> " << temp->dest; temp = temp->next; } cout << endl; } } // 析构函数 ~Graph() { for (int i = 0; i < numVertices; ++i) { AdjNode* temp = adjListArray[i].head; while (temp) { AdjNode* next = temp->next; delete temp; temp = next; } } delete[] adjListArray; } }; int main() { Graph graph(5); // 创建一个包含5个顶点的图 graph.addEdge(0, 1); graph.addEdge(0, 4); graph.addEdge(1, 2); graph.addEdge(1, 3); graph.addEdge(1, 4); graph.addEdge(2, 3); graph.addEdge(3, 4); graph.printGraph(); return 0; } ``` #### 代码解析 1. **数据结构定义**: - `AdjNode` 结构体表示邻接表中的一个节点,包含边的终点和指向下一个节点的指针。 - `Node` 结构体表示图中的一个顶点,包含指向邻接表头节点的指针。 - `Graph` 类表示整个有向图,包含顶点数量和邻接表数组。 2. **添加边**: - `addEdge` 方法用于在图中添加一条从 `src` 到 `dest` 的边。该方法创建一个新的 `AdjNode` 节点,并将其插入到 `src` 的邻接表链表中。 3. **打印图的邻接表表示**: - `printGraph` 方法遍历图的每个顶点,并打印其邻接表中的所有节点。 4. **内存管理**: - 析构函数 `~Graph` 负责释放图中所有邻接表节点占用的内存,避免内存泄漏。 #### 邻接链表的优势 - **空间效率**:邻接链表在存储稀疏图时比邻接矩阵更节省空间,因为它仅存储存在的边。 - **灵活性**:邻接链表能够轻松处理动态变化的图,例如频繁添加或删除边的情况。 - **遍历效率**:对于图的遍历操作(如深度优先搜索和广度优先搜索),邻接链表通常比邻接矩阵更高效,因为它直接提供了每个顶点的所有邻接节点。 #### 应用场景 邻接链表广泛应用于图算法中,例如: - **最短路径算法**:如 Dijkstra 算法和 Bellman-Ford 算法。 - **最小生成树算法**:如 Prim 算法。 - **拓扑排序**:用于有向无环图的排序。 - **网络流算法**:如 Ford-Fulkerson 算法。 #### 相关问题 1. 邻接矩阵和邻接链表在表示图时的优缺点是什么? 2. 如何在邻接链表中实现图的深度优先搜索? 3. 如何在邻接链表中实现图的广度优先搜索? 4. 如何在邻接链表中添加带权重的边? 5. 如何在邻接链表中删除一条边?
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