数据结构基础---图

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一、图

1.1.基本概念

  • 图G是由两个集合V和E构成的二元组,记作G=(V, E),其中V是图中顶点的非空有限集合,E是图中边的有限集合

  • 有向图:图G中的每条边都是有方向的,顶点间的关系用<vi, ji>表示

  • 无向图:图G中的每条边都是无方向的,顶点间的关系用(vi, ji)表示

  • 完全图:图G任意两个顶点都有一条边相连接

    • 有向完全图:n个顶点的有向图有n(n-1)条边
    • 无向完全图:n个顶点的无向图有n(n-1)/2条边

1.2.度

  • 顶点v的度是与它相关联的边的条数。记住TD(v)

    • 入度:是以v为终点的有向边的条数,记作ID(v)
    • 出度:是以v为始点的有向边的条数,记作OD(v)
  • 在有向图中,顶点的度等于该顶点的入度和出度之和

1.3.带权图

  • 即边上带权的图。其中权是指每条边上的具有某种含义的数值(即与边相关的数)

1.4.连通图

  • 在无向图中,若从顶点v1到顶点v2有路径,则称顶点v1与v2是连通的。如果图中任意一对顶点都是连通的,则称此图是连通图。无向图G=(V, E)是连通的,那么边的数目大于等于顶点的数目减1
  • 强连通图:在有向图中,若对于每一对顶点vi和vj,都存在一条从vi到vj和vj到vi的路径,则称此图是强连通图

1.5.生成树(最小生成树)

  • 是一个极小连通子图,它含有图中全部n个顶点,但只有n-1条边

  • 如果在生成树上添加一条边,必定构成一个环

  • 若图中有n个顶点,却少于n-1条边,必为非连通图

二、图的存储结构

2.1.邻接矩阵

  • 对于一个具有n个结点的图,可以使用n*n的矩阵(二维数组)来表示它们间的邻接关系

2.2.邻接表

  • 由表头结点和表结点两部分组成,其中图中每个顶点均对应一个存储在数组中的表头结点。如这个表头结点所对应的顶点存在相邻顶点,则把相邻顶点依次存放于表头结点所指向的单向链表中

三、图的遍历

3.1.深度优先搜索(DFS)

  • 访问起始点v
  • 若v的第1个邻接点没访问过,深度遍历此邻接点
  • 若当前邻接点已访问过,再找v的第2个邻接点重新遍历

3.2.广度优点搜索(BFS)

  • 在访问起始点v之后,依次访问v的邻接点
  • 然后再依次(顺序)访问这些点(下一层)中未被访问过的邻接点
  • 直到所有顶点都被访问过为止

四、拓扑排序

4.1.AOV网

  • AOV网是一种有向无环图,顶点表示一项工作,有向边表示前一项工作完成后才能开始后一项工作。AOV网中的顶点之间隐含着某种顺序,求解这个顺序序列的操作称为拓扑排序
  • 对AOV网进行拓扑排序的基本思想是:
    • 从AOV网中选择一个没有前驱的顶点输出它
    • 从AOV网中删去该顶点,且删去所有以该顶点为尾的弧
    • 重复上述两步,直到全部顶点都被输出,或AOV网中不存在没有前驱的顶点