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2023-08-27 23:40:56 +08:00
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commit df0f7d3be1
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@@ -46,7 +46,7 @@ $$
<p align="center"> 图 9-4 &nbsp; 有权图与无权图 </p>
常用术语包括:
数据结构包含以下常用术语
- 「邻接 adjacency」:当两顶点之间存在边相连时,称这两顶点“邻接”。在图 9-4 中,顶点 1 的邻接顶点为顶点 2、3、5。
- 「路径 path」:从顶点 A 到顶点 B 经过的边构成的序列被称为从 A 到 B 的“路径”。在图 9-4 中,边序列 1-5-2-4 是顶点 1 到顶点 4 的一条路径。
@@ -60,17 +60,17 @@ $$
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。
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。
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。
![图的邻接矩阵表示](graph.assets/adjacency_matrix.png)
<p align="center"> 图 9-5 &nbsp; 图的邻接矩阵表示 </p>
邻接矩阵具有以下特性
邻接矩阵具有以下特性
- 顶点不能与自身相连,因此邻接矩阵主对角线元素没有意义。
- 对于无向图,两个方向的边等价,此时邻接矩阵关于主对角线对称。
- 将邻接矩阵的元素从 $1$ , $0$ 替换为权重,则可表示有权图。
- 将邻接矩阵的元素从 $1$ $0$ 替换为权重,则可表示有权图。
使用邻接矩阵表示图时,我们可以直接访问矩阵元素以获取边,因此增删查操作的效率很高,时间复杂度均为 $O(1)$ 。然而,矩阵的空间复杂度为 $O(n^2)$ ,内存占用较多。
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@@ -1126,7 +1126,7 @@ comments: true
## 9.2.2 &nbsp; 基于邻接表的实现
设无向图的顶点总数为 $n$ 、边总数为 $m$ ,则可根据图 9-8 所示的方法实现各种操作。
设无向图的顶点总数为 $n$、边总数为 $m$ ,则可根据图 9-8 所示的方法实现各种操作。
- **添加边**:在顶点对应链表的末尾添加边即可,使用 $O(1)$ 时间。因为是无向图,所以需要同时添加两个方向的边。
- **删除边**:在顶点对应链表中查找并删除指定边,使用 $O(m)$ 时间。在无向图中,需要同时删除两个方向的边。
@@ -1151,11 +1151,11 @@ comments: true
<p align="center"> 图 9-8 &nbsp; 邻接表的初始化、增删边、增删顶点 </p>
以下是基于邻接表实现图的代码示例。细心的同学可能注意到,**我们在邻接表中使用 `Vertex` 节点类来表示顶点**,这样做的原因有:
以下是基于邻接表实现图的代码示例。细心的同学可能注意到,**我们在邻接表中使用 `Vertex` 节点类来表示顶点**这样做是有原因的。
- 如果我们选择通过顶点值来区分不同顶点,那么值重复的顶点将无法被区分。
- 如果类似邻接矩阵那样,使用顶点列表索引来区分不同顶点。那么,假设我们想要删除索引为 $i$ 的顶点,则需要遍历整个邻接表,将其中 $> i$ 的索引全部减 $1$ ,这样操作效率较低。
- 因此我们考虑引入顶点类 `Vertex` ,使得每个顶点都是唯一的对象,此时删除顶点时就无须改动其余顶点了。
1. 如果我们选择通过顶点值来区分不同顶点,那么值重复的顶点将无法被区分。
2. 如果类似邻接矩阵那样,使用顶点列表索引来区分不同顶点。那么,假设我们想要删除索引为 $i$ 的顶点,则需要遍历整个邻接表,将其中 $> i$ 的索引全部减 $1$ ,这样操作效率较低。
3. 因此我们考虑引入顶点类 `Vertex` ,使得每个顶点都是唯一的对象,此时删除顶点时就无须改动其余顶点了。
=== "Java"
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@@ -431,7 +431,7 @@ BFS 通常借助队列来实现。队列具有“先入先出”的性质,这
!!! question "广度优先遍历的序列是否唯一?"
不唯一。广度优先遍历只要求按“由近及远”的顺序遍历,**而多个相同距离的顶点的遍历顺序是允许被任意打乱的**。以图 9-10 为例,顶点 $1$ , $3$ 的访问顺序可以交换、顶点 $2$ , $4$ , $6$ 的访问顺序也可以任意交换。
不唯一。广度优先遍历只要求按“由近及远”的顺序遍历,**而多个相同距离的顶点的遍历顺序是允许被任意打乱的**。以图 9-10 为例,顶点 $1$$3$ 的访问顺序可以交换、顶点 $2$、$4$、$6$ 的访问顺序也可以任意交换。
### 2. &nbsp; 复杂度分析
@@ -797,7 +797,7 @@ BFS 通常借助队列来实现。队列具有“先入先出”的性质,这
}
```
深度优先遍历的算法流程如图 9-12 所示,其中:
深度优先遍历的算法流程如图 9-12 所示
- **直虚线代表向下递推**,表示开启了一个新的递归方法来访问新顶点。
- **曲虚线代表向上回溯**,表示此递归方法已经返回,回溯到了开启此递归方法的位置。