Список смежности

Tree, Дерево, Алгоритм

Список смежности представляет граф в виде массива связанного списка.

Индекс массива представляет вершину и каждый элемент в его связанном списке, а также представляет другие вершины, которые образуют ребро с вершиной.

Представление списка смежности

Граф и его эквивалентное представление списка смежности показаны ниже.

Список смежности эффективен с точки зрения хранения, потому что нам нужно хранить только значения для ребер. Для разреженного графа с миллионами вершин и ребер это может означать много сэкономленного пространства.

Структура списка смежности

Самому простому списку смежности требуется структура данных узла для хранения вершины и структура данных графа для организации узлов.

Мы приближаемся к основному определению графа - совокупности вершин и ребер {V, E}. Для простоты мы используем немаркированный граф, а не помеченный, то есть вершины идентифицируются по их индексам 0,1,2,3.

Давайте рассмотрим структуру данных ниже.

struct node
{
    int vertex;
    struct node* next;
};
struct Graph
{
    int numVertices;
    struct node** adjLists;
};

Не позволяйте struct node* adjLists ошеломить вас.
Нам нужно сохранить указатель struct node . Потому, как мы не знаем, сколько вершин будет в графе, и поэтому не можем создать массив связанных списков во время компиляции.

Список смежности C ++

Это та же самая структура, но с помощью встроенного списка структур данных STL в C ++ мы делаем структуру немного чище. Мы также можем абстрагировать детали реализации.

class Graph
{
    int numVertices;
    list<int> *adjLists;
 
public:
    Graph(int V);
    void addEdge(int src, int dest);
};

Список смежности Java

Мы используем Java Collections для хранения массива связанных списков.

class Graph
{
    private int numVertices;
    private LinkedList<integer> adjLists[];
}

Тип LinkedList определяет, какие данные вы хотите сохранить в нем. Для помеченного графа вы можете хранить словарь вместо целого значения.

Список смежности Python

Есть причина, по которой Python получает так много "любви". Простой словарь вершин и его ребер является достаточным представлением графа. Вы можете сделать вершину настолько сложной, насколько захотите.

graph = {'A': set(['B', 'C']),
         'B': set(['A', 'D', 'E']),
         'C': set(['A', 'F']),
         'D': set(['B']),
         'E': set(['B', 'F']),
         'F': set(['C', 'E'])}

Код списка смежности в C

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
struct node
{
    int vertex;
    struct node* next;
};
struct node* createNode(int);
struct Graph
{
    int numVertices;
    struct node** adjLists;
};
struct Graph* createGraph(int vertices);
void addEdge(struct Graph* graph, int src, int dest);
void printGraph(struct Graph* graph);
int main()
{
    struct Graph* graph = createGraph(6);
    addEdge(graph, 0, 1);
    addEdge(graph, 0, 2);
    addEdge(graph, 1, 2);
    addEdge(graph, 1, 4);
    addEdge(graph, 1, 3);
    addEdge(graph, 2, 4);
    addEdge(graph, 3, 4);
    addEdge(graph, 4, 6);
    addEdge(graph, 5, 1);
    addEdge(graph, 5, 6);
 
    printGraph(graph);
 
    return 0;
}
 
 
struct node* createNode(int v)
{
    struct node* newNode = malloc(sizeof(struct node));
    newNode->vertex = v;
    newNode->next = NULL;
    return newNode;
}
 
struct Graph* createGraph(int vertices)
{
    struct Graph* graph = malloc(sizeof(struct Graph));
    graph->numVertices = vertices;
 
    graph->adjLists = malloc(vertices * sizeof(struct node*));
 
    int i;
    for (i = 0; i < vertices; i++)
        graph->adjLists[i] = NULL;
 
    return graph;
}
 
void addEdge(struct Graph* graph, int src, int dest)
{
    // Add edge from src to dest
    struct node* newNode = createNode(dest);
    newNode->next = graph->adjLists[src];
    graph->adjLists[src] = newNode;
 
    // Add edge from dest to src
    newNode = createNode(src);
    newNode->next = graph->adjLists[dest];
    graph->adjLists[dest] = newNode;
}
 
void printGraph(struct Graph* graph)
{
    int v;
    for (v = 0; v < graph->numVertices; v++)
    {
        struct node* temp = graph->adjLists[v];
        printf("\n Adjacency list of vertex %d\n ", v);
        while (temp)
        {
            printf("%d -> ", temp->vertex);
            temp = temp->next;
        }
        printf("\n");
    }
}

Код списка смежности в C++

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
 
class Graph
{
    int numVertices;
    list *adjLists;
 
public:
    Graph(int V);
    void addEdge(int src, int dest);
};
 
Graph::Graph(int vertices)
{
    numVertices = vertices;
    adjLists = new list[vertices];
}
 
void Graph::addEdge(int src, int dest)
{
    adjLists[src].push_front(dest);
}
 
 
int main()
{
    Graph g(4);
    g.addEdge(0, 1);
    g.addEdge(0, 2);
    g.addEdge(1, 2);
    g.addEdge(2, 3);
 
    return 0;
}

Код списка смежности Java

import java.io.*;
import java.util.*;
class Graph
{
    private int numVertices;
    private LinkedList<Integer> adjLists[];
 
    Graph(int vertices)
    {
        numVertices = vertices;
        adjLists = new LinkedList[vertices];
 
        for (int i = 0; i < vertices; i++)
            adjLists[i] = new LinkedList();
    }
 
    void addEdge(int src, int dest)
    {
        adjLists[src].add(dest);
    }
 
    public static void main(String args[])
    {
        Graph g = new Graph(4);
 
         g.addEdge(0, 1);
         g.addEdge(0, 2);
         g.addEdge(1, 2);
         g.addEdge(2, 3);
    }
}