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数据结构与算法:图的存储—邻接表

2024-11-30 15:45

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对于无向图来说,如果 A[i][j]等于 1,那 A[j][i]也肯定等于 1。实际上,我们只需要存储一个就可以了。 也就是说,无向图的二维数组中,如果我们将其用对角线划分为上下两部分,那我们只需要利用上面或 者下面这样一半的空间就足够了,另外一半白白浪费掉了。

还有,如果我们存储的是稀疏图(Sparse Matrix),也就是说,顶点很多,但每个顶点的边并不多, 那邻接矩阵的存储方法就更加浪费空间了。比如微信有好几亿的用户,对应到图上就是好几亿的顶点。 但是每个用户的好友并不会很多,一般也就三五百个而已。如果我们用邻接矩阵来存储,那绝大部分的 存储空间都被浪费了 针对上面邻接矩阵比较浪费内存空间的问题,我们来看另外一种图的存储方法,邻接表(Adjacency List)。

每个顶点对应一条链表,链表中存储的是与这个顶点相连接的其他顶点。

图中画的是一个有向图的邻接表存储方式,每个顶点对应的链表里面,存储的是指向的顶点。 前面的数组存储的是所有的顶点,每一个顶点后面连接的块代表前面顶点所指向的顶点和路线的权值。

如果该点还指向其他顶点,则继续在块后面添加。例如A指向了B权值是4,那么A后面就加上一块,之 后发现A还指向D权值是5,那么就在块尾继续添加一块。其实也就是数组+链表的结构。

根据邻接表的结构和图,我们不难发现,图其实是由顶点和边组成的。所以我们就抽象出两种类,一个 是Vertex顶点类,一个是Edge边类。


public class Vertex {
String name; //顶点名称
Edge next; //从该定点出发的边
public Vertex(String name, Edge next){
this.name = name;
this.next = next;
}
}

public class Edge {
String name; //被指向的顶点
int weight; //弧的权值
Edge next; //被指向的下一个边
public Edge(String name, int weight, Edge next){
this.name = name;
this.weight = weight;
this.next = next;
}
}
package graph;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;


public class Graph2 {
Map<String, Vertex> vertexsMap; //存储所有的顶点
Graph2(){
this.vertexsMap = new HashMap<>();
}
public void insertVertex(String vertexName){ //添加顶点
Vertex vertex = new Vertex(vertexName, null);
vertexsMap.put(vertexName, vertex);
}

public void insertEdge(String begin, String end, int weight){
//添加弧
Vertex beginVertex = vertexsMap.get(begin);
if(beginVertex == null){
beginVertex = new Vertex(begin, null);
vertexsMap.put(begin, beginVertex);
}
Edge edge = new Edge(end, weight, null);
if(beginVertex.next == null){
beginVertex.next = edge;
}else{
Edge lastEdge = beginVertex.next;
while(lastEdge.next != null){
lastEdge = lastEdge.next;
}
lastEdge.next = edge;
}
}

public void print(){ //打印图
Set<Map.Entry<String, Vertex>> set = vertexsMap.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String, Vertex>> iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
Map.Entry<String, Vertex> entry = iterator.next();
Vertex vertex = entry.getValue();
Edge edge = vertex.next;
while(edge != null){
System.out.println(vertex.name + " 指向 " + edge.name + " 权值为:" + edge.weight);
edge = edge.next;
}
}
}

public static void main(String[] args) {
Graph2 graph = new Graph2();
graph.insertVertex("A");
graph.insertVertex("B");
graph.insertVertex("C");
graph.insertVertex("D");
graph.insertVertex("E");
graph.insertVertex("F");
graph.insertEdge("C", "A", 1);
graph.insertEdge("F", "C", 2);
graph.insertEdge("A", "B", 4);
graph.insertEdge("E", "B", 2);
graph.insertEdge("A", "D", 5);
graph.insertEdge("D", "F", 4);
graph.insertEdge("D", "E", 3);
graph.print();
}
}
来源:今日头条内容投诉

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