数据结构课件图培训课件.ppt
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- 数据结构 课件 培训
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1、数据结构课件图 哥尼斯堡七桥问题哥尼斯堡七桥问题 德国古城德国古城哥尼斯堡哥尼斯堡普雷格尔河普雷格尔河七七 桥问题:从任一桥头出发,依次走过每桥问题:从任一桥头出发,依次走过每座座 桥,每座桥只走一次,最后回到出发点。桥,每座桥只走一次,最后回到出发点。一笔画问一笔画问题题 其中:其中:V V 是是G G 的顶点集合,是有穷非空集;的顶点集合,是有穷非空集;E E 是是G G 的边集合,是有穷集。的边集合,是有穷集。问:当问:当E(G)E(G)为空时,图为空时,图G G存在否?存在否?答:还存在!但此时图答:还存在!但此时图G G只有顶点而没有边。只有顶点而没有边。有向图:有向图:无向图:无向
2、图:完全图:完全图:图图G G中的每条边都是有方向的;中的每条边都是有方向的;图图G G中的每条边都是无方向的;中的每条边都是无方向的;图图G G任意两个顶点都有一条边相连接;任意两个顶点都有一条边相连接;v若若 n 个顶点的无向图有个顶点的无向图有 n(n-1)/2 条边条边,称为无向完全图称为无向完全图v若若 n 个顶点的有向图有个顶点的有向图有n(n-1)条边条边,称为有向完全图称为有向完全图V=vertex E=edge图:记为图:记为 G(V,E)v1v2v3v5v4v4v1v2v3v4有向边有向边(u,v)称为称为弧,边的始点弧,边的始点u 叫叫弧尾,终点弧尾,终点v 叫弧叫弧头。
3、头。例:判断下列例:判断下列4种图形各属什么类型?种图形各属什么类型?无向无向无向图无向图(树树)有向图有向图有向有向G1G1的顶点集合为的顶点集合为V(G1)=0,1,2,3V(G1)=0,1,2,3边集合为边集合为E(G1)=(0,1),(0,2),(0,3),(1,2),(1,3),(2,3)E(G1)=(0,1),(0,2),(0,3),(1,2),(1,3),(2,3)完全图完全图完全图完全图证明:证明:证明:若是完全有向图,则证明:若是完全有向图,则n个顶点中个顶点中的每个顶点都有一条弧指向其它的每个顶点都有一条弧指向其它n-1个个顶点顶点,因此总边数因此总边数=n(n-1)证明:
4、从证明:从可以直接推论出无向完全图的可以直接推论出无向完全图的边数边数因为无方向,两弧合并为一边,因为无方向,两弧合并为一边,所以边数减半,总边数为所以边数减半,总边数为n(n-1)/2。12341234稀疏图:稀疏图:稠密图:稠密图:设有两个图设有两个图 G(V,E)和和 G(V,E)。若。若 V V 且且 E E,则称则称 图图G 是是 图图G 的子图。的子图。子子 图:图:边较少的图。通常边数远少于边较少的图。通常边数远少于边很多的图。边很多的图。无向图中,边数接近无向图中,边数接近有向图中,边数接近有向图中,边数接近带权图:带权图:即边上带权的图。其中权是指每条边即边上带权的图。其中权
5、是指每条边可以标上具有某种含义的数值(即与可以标上具有某种含义的数值(即与边相关的数)。边相关的数)。连通图:连通图:在无向图中在无向图中,若从顶点若从顶点v v1 1到顶点到顶点v v2 2有路径有路径,则称顶点则称顶点v v1 1与与v v2 2是连通的。是连通的。如果图中任意一对顶点都是连通的如果图中任意一对顶点都是连通的,则称此图是连通图。则称此图是连通图。非连通图的极大连通子图叫做连通非连通图的极大连通子图叫做连通分量。分量。带权图带权图在有向图中在有向图中,若对于每一对顶点若对于每一对顶点vi和和vj,都存在一条从都存在一条从vi到到vj和从和从vj到到vi的路径的路径,则称此图是
6、强连通图。则称此图是强连通图。强连通图:强连通图:网网 :DEABCFJLMGHIK非强连通图的极大强连通子图叫做强连通分量。非强连通图的极大强连通子图叫做强连通分量。生成树:生成树:有两类图形不在有两类图形不在本章讨论之列:本章讨论之列:v1v2v3v4v如果在生成树上添加如果在生成树上添加1条边,必定构成一个环。条边,必定构成一个环。v若图中有若图中有n个顶点,却少于个顶点,却少于n-1条边,必为非连通图。条边,必为非连通图。生成生成森林:森林:邻接点:邻接点:有向边有向边(u,v)称为弧,边的始点称为弧,边的始点u 叫弧尾,叫弧尾,终点终点v 叫弧头。叫弧头。顶点顶点 v 的入度是以的入
7、度是以 v 为终点的有向边的条数为终点的有向边的条数,记作记作 ID(v);顶点顶点 v 的出度是以的出度是以 v 为始点的有向边的条数为始点的有向边的条数,记作记作 OD(v)。若若(u,v)是是 E(G)中的一条边,则中的一条边,则称称 u 与与 v 互为邻接顶点。互为邻接顶点。弧头和弧头和弧尾:弧尾:入度和入度和出度:出度:问:当有向图中仅问:当有向图中仅1 1个顶点的入度为个顶点的入度为0,0,其余顶点的入度均为其余顶点的入度均为1 1,此时是何形状?此时是何形状?uv度:度:顶点顶点v 的度是与它相关联的边的条数。记作的度是与它相关联的边的条数。记作TD(v)。在有向图中在有向图中,
8、顶点的度等于该顶点的入度与出度之和。顶点的度等于该顶点的入度与出度之和。答:是树!而且是一答:是树!而且是一棵有向树!棵有向树!简单路径:简单路径:路径上各顶点路径上各顶点 v v1 1,v,v2 2,.,v,.,vm m 均不互相重复。均不互相重复。回路:回路:若路径上第一个顶点若路径上第一个顶点 v v1 1 与最后一个顶点与最后一个顶点v vm m 重合,重合,则称这样的路径为回路或环。则称这样的路径为回路或环。路径:路径:路径长路径长度:度:图的术语(续)图的术语(续)【案例】一种产品不能满足所有的需求,一种服务标准不能满足所有的顾客,这就是区隔化贴心服务的理论基础。企业在服务过程中要
9、注意因人而异的服务技巧,即了解顾客的不同需求,针对每个顾客要求和标准为其提供差异化的服务。因人而异的服务是企业吸引客户尤其是重要客户的必要策略。企业在实际的服务规划中要对此加以重视。迎宾的服务礼仪22.4 仲裁费用除仲裁机关另有裁决外,应由败诉方负担。1.7加气站员工必须持操作证,穿戴劳动保护服装上岗。坚持岗位练兵制度,积极参加各项安全生产活动,主动向领导或有关部门提出合理化建议和意见。35.4 如果确定该投标人无能力圆满履行合同,招标人将对下一个中标候选人作类似的审查。台积电的企业文化(2)由卖方委托经买方认可的法定质量检测机构进行验收,验收合格后由法定质量检测机构出具验收报告。验收费用应包
10、含在合同价中,买方不再另行支付。善用会议与激励2、对用户进行多种形式的培训第5条 考核ADT Graph 数据对象数据对象V:数据关系数据关系 R:基本操作基本操作P:ADT Graph V V是具有相同特性的数据元素的集合,称为顶点集。是具有相同特性的数据元素的集合,称为顶点集。R=VRR=VR;VR=|v,wV VR=|v,wV 且且 P(v,w),P(v,w),表示从表示从v v到到w w的弧,的弧,谓词谓词P(v,w)P(v,w)定义了弧定义了弧的意义或信息的意义或信息 CreatGraph(&G,V,VR);初始条件:初始条件:V V是图的顶点集,是图的顶点集,VRVR是图中弧的集合
11、。是图中弧的集合。操作结果:按操作结果:按V V和和VRVR的定义构造图的定义构造图G G。注意:注意:V V 的大小的大小写含义不同!写含义不同!InsertVex(&G,v);初始条件:图初始条件:图G G存在,存在,v v 和图中顶点有相同特征。和图中顶点有相同特征。操作结果:在图操作结果:在图G G中添加新顶点。中添加新顶点。(参见教材(参见教材P156-257P156-257)图的特点:图的特点:链式存储结构:链式存储结构:顺序存储结构:顺序存储结构:难!难!(多个顶点,无序可言,无法仅以顶点坐(多个顶点,无序可言,无法仅以顶点坐标表达相互关系)标表达相互关系)可用多重链表可用多重链
12、表但可但可用数组描述元素间关系。用数组描述元素间关系。非线性结构(非线性结构(m:nm:n)邻接矩阵邻接矩阵邻接表邻接表十字链表十字链表邻接多重表邻接多重表各种表示法成立的原则:各种表示法成立的原则:存入电脑后能惟一复原存入电脑后能惟一复原 ,),(,.否否则则或或者者如如果果01AEjiEjijiEdge邻接矩阵:邻接矩阵:A.Edge=(v1 v2 v3 v4 v5 )v1v2v3v4v50 1 0 1 01 0 1 0 10 1 0 1 11 0 1 0 10 1 1 1 0顶点表:顶点表:无向图的邻接矩阵如何表示?无向图的邻接矩阵如何表示?v1v2v3v5v4v4记录各个顶点信息记录各
13、个顶点信息表示各个顶点之间关系表示各个顶点之间关系0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 1 0 1 01 0 1 0 10 1 0 1 11 0 1 0 10 1 1 1 0例例2:有向图的邻接矩阵如何表示?:有向图的邻接矩阵如何表示?有向图的邻接矩阵可能是不对称的。有向图的邻接矩阵可能是不对称的。顶点顶点v vi i的出度的出度=第第i i行元素之和,行元素之和,OD(v vi i)=A.Edge i j 顶点顶点v vi i的入度的入度=第第i i列元素之和。列元素之和。ID(v vi i)=A.Edge j i 顶点的度顶点的度=第
14、第i i行元素之和行元素之和+第第i i列元素之和列元素之和,即:即:TD(v vi i)=OD(vi)+ID(vi)v1v2v3v4邻接矩阵:邻接矩阵:A.Edge=(v1 v2 v3 v4)v1v2v3v40 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 在有向图的邻接矩阵中,在有向图的邻接矩阵中,第第i i行含义:以结点行含义:以结点v vi i为尾的弧为尾的弧(即出度边);即出度边);第第i i列含义:以结点列含义:以结点v vi i为头的弧为头的弧(即入度边)。即入度边)。顶点表:顶点表:0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 00 0
15、0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 容易实现图的操作,如:求某顶点的度、判断顶容易实现图的操作,如:求某顶点的度、判断顶点之间是否有边(弧)、找顶点的邻接点等等。点之间是否有边(弧)、找顶点的邻接点等等。n n个顶点需要个顶点需要个单元存储边个单元存储边(弧弧););空间效率为空间效率为O(nO(n)。例例3:有权图(即网络)的邻接矩阵如何表示?有权图(即网络)的邻接矩阵如何表示?定义:定义:A.Edge i j=Wij 或(或(vi,vj)VR 无边(弧)无边(弧)v1v2v3v4Nv5v65489755613以有向网为例:以有向网为例:邻接矩阵:邻接矩阵:N.Edge=(v1 v2 v
16、3 v4 v5 v6 )邻接矩阵法邻接矩阵法优点:优点:邻接矩阵法邻接矩阵法缺点:缺点:顶点表:顶点表:5 7 4 8 9 5 6 5 3 1 5 7 4 8 9 5 6 5 3 1 v1v2v3v4v5v6对稀疏图而言尤其浪费空间。对稀疏图而言尤其浪费空间。注:注:用两个数组分别存储顶点表和邻接矩阵用两个数组分别存储顶点表和邻接矩阵#define INFINITY INT_MAX /最大值最大值#define MAX_VERTEX_NUM 20 /假设的最大顶点数假设的最大顶点数Typedef enum DG,DN,AG,AN GraphKind;/有向有向/无向图,有向无向图,有向/无向网
17、无向网图的邻接矩阵在机内如何表示?图的邻接矩阵在机内如何表示?(参见教材(参见教材P161P161)对于对于n n个顶点的图或网,空间效率个顶点的图或网,空间效率=O(n=O(n2 2)Typedef struct ArcCell /弧(边)结点的定义弧(边)结点的定义 VRType adj;/顶点间关系,无权图取顶点间关系,无权图取1 1或或0 0;有权图取权值类型;有权图取权值类型 InfoType *info;/该弧相关信息的指针该弧相关信息的指针ArcCell,AdjMatrix MAX_VERTEX_NUM MAX_VERTEX_NUM;Typedef struct /图的定义图的定
18、义VertexType vexs MAX_VERTEX_NUM ;/顶点表,用一维向量即可顶点表,用一维向量即可(n)(n)AdjMatrix arcs;/邻接矩阵邻接矩阵n n*n nInt Vernum,arcnum;/顶点总数顶点总数n n,弧(边)总数,弧(边)总数e eGraphKind kind;/图的种类标志图的种类标志Mgraph;Status CreateUDN(Mgraph&G)/无向网的构造,用邻接矩阵表示无向网的构造,用邻接矩阵表示scanf(&G.vexnum,&G.arcnum,&IncInfo);/输入总顶点数输入总顶点数n n、总弧数、总弧数e e和信息和信息f
19、or(i=0;iG.vexnum,;+i)scanf(&G.vexsi);/输入输入n n个顶点值,存入一维向量个顶点值,存入一维向量例:用邻接矩阵生成无向网的算法例:用邻接矩阵生成无向网的算法(参见教材(参见教材P162P162)对于对于n n个顶点个顶点e e条弧的网,条弧的网,建网时间效率建网时间效率 =O(n+n=O(n+n2 2+e+e*n)n)for(i=0;iG.vexnum;+i)/对邻接矩阵对邻接矩阵n n*n n个单元初始化,个单元初始化,adj=,info=NULLfor(j=0;jG.vexnum;+j)G.arcsij=INFINITY,NULL;for(k=0;kG
20、.arcnum;+k)/给邻接矩阵有关单元赋初值给邻接矩阵有关单元赋初值(循环次数弧数循环次数弧数e e scanf(&v1,&v2,&w);/输入弧的两顶点以及对应权值输入弧的两顶点以及对应权值 i=LocateVex(G,v1);j=LocateVex(G,v2);/找到两顶点在矩阵中的位置找到两顶点在矩阵中的位置(n(n次次)G.arcsij.adj=w;/输入对应权值输入对应权值 If(IncInfo)Input(*G.arcsij.info);/如果弧有信息则填入如果弧有信息则填入 G.arcsij=G.arcs j i;/无向网是对称矩阵无向网是对称矩阵 return OK;/Cr
21、eate/CreateUDN adjvex nextarcinfodatafirstarc邻接点域,邻接点域,表表示示v vi i 邻接点邻接点的位置的位置链域,链域,指向指向下一个边或下一个边或弧的结点弧的结点数据域,数据域,与与边有关信息边有关信息(如权值)(如权值)数据域,存数据域,存储顶点储顶点vi 信信息息链域,链域,指向指向单链表的第单链表的第一个结点一个结点例例1 1:无向图的邻接表如何表示?:无向图的邻接表如何表示?v1v2v3v5v4v4邻邻接接表表0123413341420例例2 2:有向图的邻接表如何表示?:有向图的邻接表如何表示?v1v2v3v4V4V3V2V12301
22、邻接表邻接表(出边出边)V4V3V2V13020逆邻接表逆邻接表(入边入边)请注意:邻接表不惟一!因各个边结点的链入顺序是任意的。请注意:邻接表不惟一!因各个边结点的链入顺序是任意的。v1v2v3v4v5231420v v1 1邻接点邻接点v v4 4的位置的位置此无权图未开第此无权图未开第3 3分量分量例例3 3:已知某网的邻接(出边)表,请画出该网络。:已知某网的邻接(出边)表,请画出该网络。8064125当邻接表的存储当邻接表的存储结构形成后,图结构形成后,图便唯一确定!便唯一确定!分析分析1:对于对于n n个顶点个顶点e e条边的无向图,邻接表中除了条边的无向图,邻接表中除了n n个头
23、结点个头结点外,只有外,只有2e2e个表结点个表结点,空间效率为空间效率为O(n+2e)O(n+2e)。若是稀疏图若是稀疏图(en(en2 2),则比邻接矩阵表示法,则比邻接矩阵表示法O(nO(n2 2)省空间。省空间。邻接表存储法的特点:邻接表存储法的特点:分析分析2:在有向图中,邻接表中除了在有向图中,邻接表中除了n n个头结点外,只有个头结点外,只有e e个表结点个表结点,空间效率为空间效率为O(n+e)O(n+e)。若是稀疏图,则比邻接矩阵表示法合适。若是稀疏图,则比邻接矩阵表示法合适。它其实是对邻接矩阵法的一种改进它其实是对邻接矩阵法的一种改进怎样计算无向图顶点的度?怎样计算无向图顶
24、点的度?邻接表的邻接表的缺点:缺点:怎样计算有向图顶点的出度?怎样计算有向图顶点的出度?怎样计算有向图顶点的入度?怎样计算有向图顶点的入度?怎样计算有向图顶点怎样计算有向图顶点Vi的度:的度:需遍历全表需遍历全表邻接表的邻接表的优点:优点:TD(Vi)TD(Vi)=单链表中链接的结点个数单链表中链接的结点个数OD(Vi)单链出边表中链接的结点数单链出边表中链接的结点数I D(Vi)邻接点为邻接点为ViVi的弧个数的弧个数TD(Vi)=OD(Vi)+I D(Vi)空间效率高;空间效率高;容易寻找顶点的邻接点;容易寻找顶点的邻接点;判断两顶点间是否有边或弧,需搜索两判断两顶点间是否有边或弧,需搜索
25、两结点对应的单链表,没有邻接矩阵方便。结点对应的单链表,没有邻接矩阵方便。1.1.联系:联系:邻接表中每个链表对应于邻接矩阵中的一行,邻接表中每个链表对应于邻接矩阵中的一行,链表中结点个数等于一行中非零元素的个数。链表中结点个数等于一行中非零元素的个数。2.2.区别:区别:对于任一确定的无向图,邻接矩阵是唯一的(行列对于任一确定的无向图,邻接矩阵是唯一的(行列号与顶点编号一致),但邻接表不唯一(链接次序号与顶点编号一致),但邻接表不唯一(链接次序与顶点编号无关)。与顶点编号无关)。邻接矩阵的空间复杂度为邻接矩阵的空间复杂度为O(nO(n2 2),),而邻接表的空间复而邻接表的空间复杂度为杂度为
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