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# 9.1 图
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「图 graph」是一种非线性数据结构,由「顶点 vertex」和「边 edge」组成。我们可以将图 $G$ 抽象地表示为一组顶点 $V$ 和一组边 $E$ 的集合。以下示例展示了一个包含 5 个顶点和 7 条边的图。
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<u>图(graph)</u>是一种非线性数据结构,由<u>顶点(vertex)</u>和<u>边(edge)</u>组成。我们可以将图 $G$ 抽象地表示为一组顶点 $V$ 和一组边 $E$ 的集合。以下示例展示了一个包含 5 个顶点和 7 条边的图。
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\begin{aligned}
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## 9.1.1 图的常见类型与术语
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根据边是否具有方向,可分为「无向图 undirected graph」和「有向图 directed graph」,如图 9-2 所示。
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根据边是否具有方向,可分为<u>无向图(undirected graph)</u>和<u>有向图(directed graph)</u>,如图 9-2 所示。
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- 在无向图中,边表示两顶点之间的“双向”连接关系,例如微信或 QQ 中的“好友关系”。
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- 在有向图中,边具有方向性,即 $A \rightarrow B$ 和 $A \leftarrow B$ 两个方向的边是相互独立的,例如微博或抖音上的“关注”与“被关注”关系。
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@@ -31,7 +31,7 @@ $$
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<p align="center"> 图 9-2 有向图与无向图 </p>
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根据所有顶点是否连通,可分为「连通图 connected graph」和「非连通图 disconnected graph」,如图 9-3 所示。
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根据所有顶点是否连通,可分为<u>连通图(connected graph)</u>和<u>非连通图(disconnected graph)</u>,如图 9-3 所示。
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- 对于连通图,从某个顶点出发,可以到达其余任意顶点。
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- 对于非连通图,从某个顶点出发,至少有一个顶点无法到达。
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@@ -40,7 +40,7 @@ $$
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<p align="center"> 图 9-3 连通图与非连通图 </p>
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我们还可以为边添加“权重”变量,从而得到如图 9-4 所示的「有权图 weighted graph」。例如在《王者荣耀》等手游中,系统会根据共同游戏时间来计算玩家之间的“亲密度”,这种亲密度网络就可以用有权图来表示。
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我们还可以为边添加“权重”变量,从而得到如图 9-4 所示的<u>有权图(weighted graph)</u>。例如在《王者荣耀》等手游中,系统会根据共同游戏时间来计算玩家之间的“亲密度”,这种亲密度网络就可以用有权图来表示。
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{ class="animation-figure" }
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@@ -48,9 +48,9 @@ $$
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图数据结构包含以下常用术语。
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- 「邻接 adjacency」:当两顶点之间存在边相连时,称这两顶点“邻接”。在图 9-4 中,顶点 1 的邻接顶点为顶点 2、3、5。
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- 「路径 path」:从顶点 A 到顶点 B 经过的边构成的序列被称为从 A 到 B 的“路径”。在图 9-4 中,边序列 1-5-2-4 是顶点 1 到顶点 4 的一条路径。
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- 「度 degree」:一个顶点拥有的边数。对于有向图,「入度 in-degree」表示有多少条边指向该顶点,「出度 out-degree」表示有多少条边从该顶点指出。
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- <u>邻接(adjacency)</u>:当两顶点之间存在边相连时,称这两顶点“邻接”。在图 9-4 中,顶点 1 的邻接顶点为顶点 2、3、5。
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- <u>路径(path)</u>:从顶点 A 到顶点 B 经过的边构成的序列被称为从 A 到 B 的“路径”。在图 9-4 中,边序列 1-5-2-4 是顶点 1 到顶点 4 的一条路径。
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- <u>度(degree)</u>:一个顶点拥有的边数。对于有向图,<u>入度(in-degree)</u>表示有多少条边指向该顶点,<u>出度(out-degree)</u>表示有多少条边从该顶点指出。
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## 9.1.2 图的表示
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@@ -58,7 +58,7 @@ $$
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### 1. 邻接矩阵
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设图的顶点数量为 $n$ ,「邻接矩阵 adjacency matrix」使用一个 $n \times n$ 大小的矩阵来表示图,每一行(列)代表一个顶点,矩阵元素代表边,用 $1$ 或 $0$ 表示两个顶点之间是否存在边。
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设图的顶点数量为 $n$ ,<u>邻接矩阵(adjacency matrix)</u>使用一个 $n \times n$ 大小的矩阵来表示图,每一行(列)代表一个顶点,矩阵元素代表边,用 $1$ 或 $0$ 表示两个顶点之间是否存在边。
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如图 9-5 所示,设邻接矩阵为 $M$、顶点列表为 $V$ ,那么矩阵元素 $M[i, j] = 1$ 表示顶点 $V[i]$ 到顶点 $V[j]$ 之间存在边,反之 $M[i, j] = 0$ 表示两顶点之间无边。
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### 2. 邻接表
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「邻接表 adjacency list」使用 $n$ 个链表来表示图,链表节点表示顶点。第 $i$ 个链表对应顶点 $i$ ,其中存储了该顶点的所有邻接顶点(与该顶点相连的顶点)。图 9-6 展示了一个使用邻接表存储的图的示例。
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<u>邻接表(adjacency list)</u>使用 $n$ 个链表来表示图,链表节点表示顶点。第 $i$ 个链表对应顶点 $i$ ,其中存储了该顶点的所有邻接顶点(与该顶点相连的顶点)。图 9-6 展示了一个使用邻接表存储的图的示例。
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{ class="animation-figure" }
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