图图的定义和存储幻灯片.ppt

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1、图图的定义和存储第1页，共21页，编辑于2022年，星期五图的定义：图G是由顶点集V和顶点间的关系集合E（边的集合）组成的一种数据结构，可以用二元组定义为：G=（V,E）。例如，对于图7-1所示的无向图G1和有向图G2，它们的数据结构可 以 描 述 为：G1=(V1,E1),其 中 V1=a,b,c,d,E1=(a,b),(a,c),(a,d),(b,d),(c,d),而G2=(V2,E2)，其中V2=1,2,3,E2=,。7.1 图的基本概念第2页，共21页，编辑于2022年，星期五7.2 图的存贮结构 图无法以数据元素在存储区中的物理位置来表示元素之间关系，即图没有顺序映象的存储结构。用多

2、重链表表示图，即以一个数据域和多个指针域组成的结点表示图中一个顶点，其中数据域存储该顶点的信息，指针域存储指向其邻接点的指针。常用的有邻接矩阵、邻接表和十字链表等。不管哪一种方式，它除了要存储图中各个顶点本身的信息外，同时还要存储顶点与顶点之间的所有关系（边的信息）。第3页，共21页，编辑于2022年，星期五多重链表例G12413例15324G2V1V2 V4 V3 V1 V2 V4 V5 V3第4页，共21页，编辑于2022年，星期五1 图的邻接矩阵表示图的邻接矩阵表示在邻接矩阵表示中，除了存放顶点本身信息外，还用一个矩阵表示各个顶点之间的关系。若（i,j）E(G)或i,jE(G),则矩阵中

3、第i行 第j列元素值为1，否则为0。图的邻接矩阵定义为：1 若（i,j）E(G)或i,jE(G)Aij=0 其它情形 7.2.1 邻接矩阵第5页，共21页，编辑于2022年，星期五例如,对图7-8所示的无向图和有向图的邻接矩阵。第6页，共21页，编辑于2022年，星期五2 2 从无向图的邻接矩阵可以得出如下结论从无向图的邻接矩阵可以得出如下结论（1）矩阵是对称的，可压缩存储（上（下）三角）;（2）第i行或第i 列中1的个数为顶点i 的度;（3）矩阵中1的个数的一半为图中边的数目;（4）很容易判断顶点i 和顶点j之间是否有边相连(看矩阵中i行j列值是否为1)。3 从有向图的邻接矩阵可以得出如下结

4、论从有向图的邻接矩阵可以得出如下结论（1）矩阵不一定是对称的;（2）第i 行中1的个数为顶点i 的出度;（3）第i列中1的个数为顶点 i的入度;（4）矩阵中1的个数为图中弧的数目;（5）很容易判断顶点i 和顶点j 是否有弧相连.第7页，共21页，编辑于2022年，星期五4 4 网的邻接矩阵表示网的邻接矩阵表示 类似地可以定义网的邻接矩阵为：wij 若（i,j）E(G)或i,jE(G)Aij=其它情形网及网的邻接矩阵见下图。第8页，共21页，编辑于2022年，星期五邻接矩阵法邻接矩阵法优点：优点：容易实现图的操作，如：求某顶点的度、容易实现图的操作，如：求某顶点的度、判断顶点之间是否有边（弧）、

5、找顶点的判断顶点之间是否有边（弧）、找顶点的邻接点等等。邻接点等等。邻接矩阵法邻接矩阵法缺点：缺点：n n个顶点需要个顶点需要n*nn*n个单元存储边个单元存储边(弧弧););空空间效率为间效率为O(nO(n2 2)。对稀疏图而言尤其浪费空间。对稀疏图而言尤其浪费空间。第9页，共21页，编辑于2022年，星期五1图的邻接表表示图的邻接表表示 图的邻接表存储方法是一种顺序分配与链式分配相结合的存储方法，它包括两部分：一部分是单链表，用来存放边的信息；另一部分是数组，主要用来存放顶点本身的数据信息。adjvex weight next 边结点边结点顶点结点顶点结点7.2.2 邻接表第10页，共21

6、页，编辑于2022年，星期五左图所示的无向图G3和有向图G4的邻接表见右图所示:第11页，共21页，编辑于2022年，星期五2 2 从无向图的邻接表可以得到如下结论从无向图的邻接表可以得到如下结论（1）第i 个链表中结点数目为顶点i的度；（2）所有链表中结点数目的一半为图中边数；（3）占用的存储单元数目为n+2e。3 从有向图的邻接表可以得到如下结论从有向图的邻接表可以得到如下结论（1）第i 个链表中结点数目为顶点i的出度；（2）所有链表中结点数目为图中弧数；（3）占用的存储单元数目为n+e。从有向图的邻接表可知，不能求出顶点的入度。为此，我们必须另外建立有向图的逆邻接表，以便求出每一个顶点的

7、入度。第12页，共21页，编辑于2022年，星期五例：例：例：例：已知某网的邻接（出边）表，请画出该网络。已知某网的邻接（出边）表，请画出该网络。已知某网的邻接（出边）表，请画出该网络。已知某网的邻接（出边）表，请画出该网络。8064125当邻接表的当邻接表的存储结构形存储结构形成后，图便成后，图便唯一确定！唯一确定！第13页，共21页，编辑于2022年，星期五l邻接表的优点：空间效率高；容易寻找顶点的邻接点；l邻接表的缺点：判断两顶点间是否有边或弧，需搜索两结点对应的单链表，没有邻接矩阵方便。第14页，共21页，编辑于2022年，星期五4 图的邻接表数据类型描述图的邻接表数据类型描述图的邻接

8、表数据类型描述如下：#define MAXN 50 /*MAXN表示图中最大顶点数*/typedef struct e_node /定义边结点的结构 int adjvex;int weight;struct e_node *next;E_NODE;typedef struct v_node /定义邻接表的表头类型 int vertex;/顶点信息 E_NODE *link;V_NODE;V_NODE headMAXN;第15页，共21页，编辑于2022年，星期五讨论：邻接表与邻接矩阵有什么异同之处？讨论：邻接表与邻接矩阵有什么异同之处？讨论：邻接表与邻接矩阵有什么异同之处？讨论：邻接表与邻接矩

9、阵有什么异同之处？1.1.联系：联系：邻接表中每个链表对应于邻接矩阵中的一行，邻接表中每个链表对应于邻接矩阵中的一行，链表中结点个数等于一行中非零元素的个数。链表中结点个数等于一行中非零元素的个数。2.2.区别：区别：对于任一确定的无向图，邻接矩阵是唯一的对于任一确定的无向图，邻接矩阵是唯一的（行列号与顶点编号一致），但邻接表不唯一（行列号与顶点编号一致），但邻接表不唯一（链接次序与顶点编号无关）。（链接次序与顶点编号无关）。邻接矩阵的空间复杂度为邻接矩阵的空间复杂度为O(nO(n2 2),),而邻接表的空间复而邻接表的空间复杂度为杂度为O(n+e)O(n+e)。3.3.用途：用途：邻接矩阵多

10、用于稠密图的存储（邻接矩阵多用于稠密图的存储（e e接近接近n(n-1)/2)n(n-1)/2)；而邻接表多用于稀疏图的存储（；而邻接表多用于稀疏图的存储（enen2 2)第16页，共21页，编辑于2022年，星期五l有向图的十字链表表示法弧结点：typedef struct arcnode int tailvex,headvex;/弧尾、弧头在表头数组中位置 struct arcnode *hlink；/指向弧头相同的下一条弧 struct arcnode *tlink;/指向弧尾相同的下一条弧AD;tailvex headvex hlink tlink顶点结点：typedef struct

11、 dnode int data;/存与顶点有关信息 struct arcnode *firstin；/指向以该顶点为弧头的第一个弧结点 struct arcnode *firstout;/指向以该顶点为弧尾的第一个弧结点DD;DD gM;/g0不用data firstin firstout第17页，共21页，编辑于2022年，星期五例bdacab cd1234 1 3 1 2 3 4 3 1 4 3 4 2 4 1第18页，共21页，编辑于2022年，星期五l无向图的邻接多重表表示法顶点结点：typedef struct dnode int data;/存与顶点有关的信息 struct nod

12、e *firstedge;/指向第一条依附于该顶点的边DD;DD gaM;/ga0不用data firstedge边结点：typedef struct node int mark;/标志域 int ivex,jvex;/该边依附的两个顶点在表头数组中位置 struct node *ilink,*jlink;/分别指向依附于ivex和jvex的下一条边JD;mark ivex ilink jvex jlink第19页，共21页，编辑于2022年，星期五例aecbd1234acdb5e 1 2 1 4 3 4 3 2 3 5 5 2第20页，共21页，编辑于2022年，星期五作业l已知如图所示的有向图，请给出该图的:（1）每个顶点的入/出度；（2）邻接矩阵；（3）邻接表；（4）逆邻接表；（5）十字链表.第21页，共21页，编辑于2022年，星期五