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数据结构与算法:图形结构
发布时间:2020-12-13        浏览次数:0        返回列表

  图形结构是一种比树形结构更复杂的非线性结构。在树形结构中,结点间具有分支层次关系,每一层上的结点只能和上一层中的至多一个结点相关,但可能和下一层的多个结点相关。而在图形结构中,任意两个结点之间都可能相关,即结点之间的邻接关系可以是任意的。

  因此,图形结构被用于描述各种复杂的数据对象,在自然科学、社会科学和人文科学等许多领域有着非常广泛的应用 。图形结构在计算机科学、人工智能、电子线路分析、最短路径寻找、工程计划、化学化合物分析统计力学、遗传学、控制论语言学和社会科学等方面均有不同程度的应用可以这样说,图形结构在所有数据结构中应用最为广泛。如在地铁站中的线路图:

  图是一种数据结构,其中节点可以具有零个或多个相邻元素,两个节点的连接称之为边,节点在图形结构中也被称为顶点,一个顶点到另一个顶点的经过的的线路称为路径。

  图形结构有3种类型:无向图、有向图、带权图 无向图:顶点A与顶点B之间的边是无方向的,河北厚强输送设备有限公司可以从A到B,也可以从B到A 有向图:顶点A与顶点B之间的边是有方向的,可以从A到B,但不可以从B到A 带权图:顶点A与顶点B之间的边是带有属性的,如A到B的 距离。

  邻接矩阵是表示图形中各顶点之间的关系,矩阵的行和列对应各顶点,坐标位置上的值对于它们之间的关系,1为连接, 0为没有连接。在程序中用二维数组来实现。

  邻接表只关系存在的边,不需要去为不存在的边分配空间,莘县水之缘灌溉设备有限公司,因此比邻接矩阵来说,避免了不必要的空间浪费。在程序中用数组+链表的形式实现,数组存储对应的顶点,链表存储该顶点连接的所有顶点。

  深度优先搜索属于图算法的一种,英文缩写为DFS即Depth First Search.其过程简要来说是对每一个可能的分支路径深入到不能再深入为止,而且每个节点只能访问一次。这样的访问策略是优先往纵向进行深入挖掘,而不是对一个顶点的所有邻接顶点进行横线访问。简单来说就是一条路走到死,不行再掉头。

  思路:从当前顶点选一个与之连接而未访问过的顶点,将当前节点往该邻接顶点移动,如果邻接顶点没有未访问的,则回溯到上一个顶点位置,继续该步骤。直到所有顶点都访问过。

  宽度优先搜索算法(又称广度优先搜索)是最简便的图的搜索算法之一,这一算法也是很多重要的图的算法的原型。Dijkstra单源最短路径算法和Prim最小生成树算法都采用了和宽度优先搜索类似的思想。其别名又叫BFS,属于一种盲目搜寻法,目的是系统地展开并检查图中的所有节点,以找寻结果。换句话说,它并不考虑结果的可能位置,彻底地搜索整张图,直到找到结果为止。

  宽度优先搜索算法类似于一个分层搜索的过程,宽度优先搜索算法需要一个队列以保持访问过顶点的顺序,以便按这个顺序来访问这些顶点的邻接顶点。

  思路:依次访问当前顶点的邻接顶点,并按访问顺序将这些邻接顶点存储在队列中,当当前顶点的所有邻接顶点都被访问后,从队列中弹出一个顶点,以该顶点为当前顶点继续该步骤,直到所有顶点都被访问过。