前言
图的存储结构除了要存储图中的各个顶点本身的信息之外,还要存储顶点与顶点之间的关系,因此,图的结构也比较复杂。常用的图的存储结构有邻接矩阵和邻接表等。
一、邻接矩阵表示法
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。
1.1 无向图
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我们可以设置两个数组,顶点数组为vertex[4]={v0,v1,v2,v3},边数组arc[4][4]为上图右边这样的一个矩阵。对于矩阵的主对角线的值,即arc[0][0]、arc[1][1]、arc[2][2]、arc[3][3],全为0是因为不存在顶点的边。
1.2 有向图
我们再来看一个有向图样例,如下图所示的左边。顶点数组为vertex[4]={v0,v1,v2,v3},弧数组arc[4][4]为下图右边这样的一个矩阵。主对角线上数值依然为0。但因为是有向图,所以此矩阵并不对称,比如由v1到v0有弧,得到arc[1][0]=1,而v到v没有弧,因此arc[0][1]=0。
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不足:由于存在n个顶点的图需要n*n个数组元素进行存储,当图为稀疏图时,使用邻接矩阵存储方法将会出现大量0元素,这会造成极大的空间浪费。这时,可以考虑使用邻接表表示法来存储图中的数据。
二、邻接表表示法
首先,回忆我们在线性表时谈到,顺序存储结构就存在预先分配内存可能造成存储空间浪费的问题,于是引出了链式存储的结构。同样的,我们也可以考虑对边或弧使用链式存储的方式来避免空间浪费的问题。
邻接表由表头节点和表节点两部分组成,图中每个顶点均对应一个存储在数组中的表头节点。如果这个表头节点所对应的顶点存在邻接节点,则把邻接节点依次存放于表头节点所指向的单向链表中。
2.1 无向图:下图所示的就是一个无向图的邻接表结构。
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从上图中我们知道,顶点表的各个结点由data和firstedge两个域表示,data是数据域,存储顶点的信息,firstedge是指针域,指向边表的第一个结点,即此顶点的第一个邻接点。边表结点由adjvex和next两个域组成。adjvex是邻接点域,存储某顶点的邻接点在顶点表中的下标,next则存储指向边表中下一个结点的指针。例如:v1顶点与v0、v2互为邻接点,则在v1的边表中,adjvex分别为v0的0和v2的2。
PS:对于无向图来说,使用邻接表进行存储也会出现数据冗余的现象。例如上图中,顶点V0所指向的链表中存在一个指向顶点V3的同事,顶点V3所指向的链表中也会存在一个指向V0的顶点。
2.2 有向图
若是有向图,邻接表结构是类似的,但要注意的是有向图由于有方向的。因此,有向图的邻接表分为出边表和入边表(又称逆邻接表),出边表的表节点存放的是从表头节点出发的有向边所指的尾节点;入边表的表节点存放的则是指向表头节点的某个顶点,如下图所示。
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2.3 带权图
对于带权值的网图,可以在边表结点定义中再增加一个weight的数据域,存储权值信息即可,如下图所示。
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