数据结构和算法:17.图

具体代码请看:NDKPractice项目的datastructure43graph

1. 图的基本概念:

图(Graph)是由顶点的有穷非空集合和顶点之间边的集合组成,通常表示为:G(V,E),其中,G表示一个图,V是图G中顶点的集合,E是图G中边的集合。

图就是由 点 和 边组成。

注意:线性表中可以没有元素,称为空表。树中可以没有结点,叫做空树。但是在图中不允许没有顶点,可以没有边。

2. 基本术语:

  • 无向边:若顶点V1和V2之间的边没有方向,称这条边为无向边(Edge),用(V1,V2)来表示。

  • 无向图(Undirected graphs):图中任意两个顶点的边都是无向边。

  • 有向边:若从顶点V1到V2的边有方向,称这条边为有向边,也称为弧(Arc),用来表示,其中V1称为弧尾(Tail),V2称为弧头(Head)。

  • 有向图(Directed graphs):图中任意两个顶点的边都是有向边。

  • 无向完全图:无向图中,任意两个顶点之间都存在边。

  • 有向完全图:有向图中,任意两个顶点之间都存在方向相反的两条弧。

  • 稀疏图;有很少条边或弧的图称为稀疏图 n*log(n),反之称为稠密图。 相对的概念 (头发稀疏) 完全图肯定是稠密

  • 权(Weight):表示从图中一个顶点到另一个顶点的距离或耗费。

  • 网:带有权重的图

  • 度:与特定顶点相连接的边数;

  • 出度、入度:有向图中的概念,出度表示以此顶点为起点的边的数目,入度表示以此顶点为终点的边的数目;

  • 连通图:任意两个顶点都相互连通的图;

  • 生成树:n个顶点,n-1条边 ,的图可以看成树 (生成树)

  • 最小生成树:此生成树的边的权重之和是所有生成树中最小的;

3. 图的存储结构

3.1 无向边存储图如下:

3.2 有向边存储图如下:

3.3 邻接表

3.4 十字链表

4. 深度优先遍历和广度优先遍历

5. 最小生成树和最短路径

普里姆算法 : 每次都找最近的,与它相连的考虑进去,边修路边淘汰

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
    // 最小生成树(普里姆算法)
public void prim(){
// 定义一个数组内存,当前修好村庄,lowcost = 0 代表已经修了
int[] lowcost = new int[vertexSize];

// 第一行的数据先放到 lowcost
for (int i = 0; i < vertexSize; i++) {
lowcost[i] = matrix[0][i]; // [0,1,5,max,max,max,max,max,max]
}

int sum = 0;

for (int i = 1; i < vertexSize; i++) {
int min = MAX_WEIGHT;
int minId = 0;

// 找最小的,之间是否连通
for (int j = 1; j < vertexSize; j++) {
if(lowcost[j] < min && lowcost[j] != 0){
min = lowcost[j];
minId = j;
}
}

// min = 1, minId = 1;

Log.e("TAG","找到村庄:"+vertexs[minId] + ", 修路距离:" + min);
lowcost[minId] = 0;
sum += min;

for (int k = 0; k < vertexSize; k++) {
// 边考虑边淘汰
if(matrix[minId][k] < lowcost[k] && lowcost[k] > 0){
lowcost[k] = matrix[minId][k];
}
}

// for (int o = 0; o< vertexSize; o++){
// Log.e("TAG","i = "+o+", number = " + lowcost[o]); //[0,0,3,7,5,max,max,max,max]
// }
// Log.e("TAG","==================================== ");

}

Log.e("TAG","最短路径是:" + sum);

}

迪杰斯特拉算法:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
// 生成最短路径(迪杰斯特拉算法)
public void dijstra() {
// 有没找到最短路径
boolean[] isPath = new boolean[vertexSize];
// 存放每个村庄的最短路径
int[] shortPath = new int[vertexSize];

for (int i = 0; i <vertexSize; i++) {
shortPath[i] = matrix[0][i];
}

shortPath[0] = 0;
isPath[0] = true;

for (int i = 1; i < vertexSize; i++) { // 外循环每次找到下一个村庄最短的路径
int minId = 0;
int min = MAX_WEIGHT;
for (int j = 1; j < vertexSize; j++) {
if(shortPath[j] < min && !isPath[j]){
min = shortPath[j]; // 1 4
minId = j; // 1 2
}
}

isPath[minId] = true; // 已经找到了最短的路径

for (int k = 0; k < vertexSize; k++) {
if(!isPath[k] && (matrix[minId][k] + min) < shortPath[k]){
shortPath[k] = matrix[minId][k] + min;
}
}

for (int k = 0; k < vertexSize; k++) {
Log.e("TAG", shortPath[k]+" ");
}
Log.e("TAG", "===================");
}

for (int i = 0; i < vertexSize; i++) {
Log.e("TAG", "顶点 0 到顶点 " + i + " 的最短距离为:" + shortPath[i]);
}

}
-------------本文结束感谢您的阅读-------------
坚持原创技术分享,您的支持将鼓励我继续创作!
0%