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数据结构之图

news 来源：原创 2024/4/29 16:26:45

1.图的定义

（1）图是一种网状数据结构，图是由非空的顶点集合和一个描述顶点之间关系的集合组成.
（2）其形式化的定义如下：Graph = (V,E)
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（3）加权图
①在实际应用中，图不但需要表示元素之间是否存在某种关系，而且图的边往往与具有一定实际意义的数有关，即每条边都有与它相关的实数，称为权
②这些权值可以表示从一个顶点到另一个顶点的距离或消耗等信息。这种边上具有权值的图称为带权图
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2.图的存储

（1）邻接矩阵：二维数组，顺序结构
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（2）邻接表：链表，链式存储结构

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3.图的遍历

图的遍历就是从图中某个顶点出发，按某种方法对图中所有顶点访问且仅访问一次。
图的遍历算法是求解图的连通性问题、拓扑排序和求关键路径等算法的基础。
（1）深度优先遍历：类似于树的先根遍历，是树的先根遍历的推广(可以采用递归和借助栈的非递归方式实现)
（2）广度优先遍历：类似于树的层次，它是树的按层遍历的推广(借助队列、非递归方式实现)

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4.最短路径

在许多应用领域，带权图都被用来描述某个网络，比如通信网络、交通网络等。这种情况下，各边的权重就对应于两点之间通信的成本或交通费用。此时，一类典型的问题就是：在任意指定的两点之间如果存在通路，那么最小的消耗是多少。这类问题实际上就是带权图中两点之间最短路径的问题。
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（1）最短路径1：段数最少的最短路径
生活案例：换乘最少
解决方案：使用广度优先搜索即可
类似于树的层次遍历，需要借助于队列来实现
（2）最短路径2：权值最小的最短路径
生活案例：时间最少，距离最短
解决方案：使用狄克斯特拉算法
注意：-1 表示无穷大
①从V1出发
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②以V2为顶点
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③以V3为顶点