十字链表适用于,C语言单链表

上一节介绍了如何使用顺序存储结构存储多个相邻表和

相邻是指顶点之间存在边或弧,通过当前顶点可以直接找到下一个顶点。

旁边的桌子

使用邻表保存图时,图中的每个顶点及其关联的邻居都将被保存在链表中。 每个链表都有一个头节点,头节点的数据字段用于存储顶点本身的数据,而不是空值。 后续链表中的每个节点包含当前顶点的所有相邻点。

因此,使用邻接表存储图表时,将构建与顶点数量相同的链表。 为了便于管理这些链表,经常使用按一定顺序存储所有链表的链表头的方法

图1的表节点结构

因为info域对于有向图没有权重和其他相关信息,所以可以根据需要删除。

例如,存储图2(a )所示的有向图时,构成的邻接表如图2(a )所示。

图2有向图和对应的邻接表

邻接表的存储映射的存储结构如下。

#define MAX_VERTEX_NUM 20//最大顶点数

#define VertexType int//顶点数据类型

#define InfoType int//图中的括号或边中包含的信息类型

typedef struct ArcNode{

int adjvex; //数组中相邻点位置的下标

struct ArcNode * nextarc; //指向下一个相邻点的指针

InfoType * info; //信息域

}ArcNode;

typedef struct VNode{

vertextype数据; //顶点数据字段

ArcNode * firstarc; //指向相邻点指针

}VNode,AdjList[MAX_VERTEX_NUM]; //存储各链表开头节点的数组

typedef struct {

AdjList vertices; //图中顶点和各相邻点的排列

int vexnum,arcnum; //记录图表的顶点数和边或弧数

int kind; //记录图的种类

(}ALGraph;

邻接表计算顶点的度

使用邻接表格容纳有向图时,各顶点的度是包含在各自的链表中的节点数; 有向图被收藏的情况下,各个链表所具备的节点数是其顶点的出现度。 求入度需要遍历整个邻接表的节点,统计数据字段与其顶点数据字段相同的节点数量,即顶点的入度。

求有向图中某个节点的进入度,还有一种制作逆邻接表的方法。 此表仅用于存储图表中指向该顶点的所有顶点数组中的位置下标。 例如,构建图2(a )的反向邻接表时,如下所示。

图3逆邻表

在有n个顶点和e条边的有向图的情况下,邻接表中需要容纳n个头节点和2e个表节点。 如果图中的边和弧稀疏,使用邻接表比上一节中说明的邻接矩阵更能节约空间。

十字链表

十字链表存储的对象是有向图或者有向网络。 和邻接表相同,图(网)的各顶点分别构成链表,是链表的最初节点。 另外,有向图(网)中的弧有弧头和弧尾。 一个顶点的所有弧头的数量是该顶点的入度,弧尾的数量是该顶点的出度。 在每个顶点构成的链表中,以其顶点为弧首的弧单独构成链表,以其顶点为弧尾的弧也单独构成链表,两个链表的表头都是其顶点构成的节点。

这样,为每个顶点构建的链表按照一定的顺序存储在数组中,构成十字链表。

因此,交叉链表由顶点节点和弧节点两种节点构成。 各个结构如下图所示。

图4交叉链表的节点结构

在弧节点中,tailvex和headvex分别存储弧尾和弧头对应的顶点数组中的下标; hlink和tlink是指针字段,分别指向下一个具有相同弧头和相同弧尾的弧; info是指针字段,其保存该弧所具有的关联信息,例如权重等。

在顶点节点中,data域保存包含在该顶点中的数据; firstin和firstout是两个指针字段,分别指向以其顶点为弧头和弧尾的第一个弧节点。

图5有向图及其十字链表

例如,使用十字链表存储在图5(a )中,如图5(a )所示,构建代码如下。

#define MAX_VERTEX_NUM 20

#define InfoType int//图弧中包含信息的数据类型

#define VertexType int

typedef struct ArcBox{

int tailvex,headvex; //弧尾、弧头对应顶点的数组内的下标

struct ArcBox *hlik,*tlink; //分别指弧头相同和弧尾相同的下一个弧

InfoType *info

;//存储弧相关信息的指针

}ArcBox;

typedef struct VexNode{

VertexType data;//顶点的数据域

ArcBox *firstin,*firstout;//指向以该顶点为弧头和弧尾的链表首个结点

}VexNode;

typedef struct {

VexNode xlist[MAX_VERTEX_NUM];//存储顶点的一维数组

int vexnum,arcnum;//记录图的顶点数和弧数

}OLGraph;

int LocateVex(OLGraph * G,VertexType v){

int i=0;

//遍历一维数组,找到变量v

for (; ivexnum; i++) {

if (G->xlist[i].data==v) {

break;

}

}

//如果找不到,输出提示语句,返回 -1

if (i>G->vexnum) {

printf(“no such vertex.\n”);

return -1;

}

return i;

}

//构建十字链表函数

void CreateDG(OLGraph *G){

//输入有向图的顶点数和弧数

scanf(“%d,%d”,&(G->vexnum),&(G->arcnum));

//使用一维数组存储顶点数据,初始化指针域为NULL

for (int i=0; ivexnum; i++) {

scanf(“%d”,&(G->xlist[i].data));

G->xlist[i].firstin=NULL;

G->xlist[i].firstout=NULL;

}

//构建十字链表

for (int k=0;karcnum; k++) {

int v1,v2;

scanf(“%d,%d”,&v1,&v2);

//确定v1、v2在数组中的位置下标

int i=LocateVex(G, v1);

int j=LocateVex(G, v2);

//建立弧的结点

ArcBox * p=(ArcBox*)malloc(sizeof(ArcBox));

p->tailvex=i;

p->headvex=j;

//采用头插法插入新的p结点

p->hlik=G->xlist[j].firstin;

p->tlink=G->xlist[i].firstout;

G->xlist[j].firstin=G->xlist[i].firstout=p;

}

}

对于链表中的各个结点来说,由于表示的都是该顶点的出度或者入度,所以结点之间没有先后次序之分,程序中构建链表对于每个新初始化的结点采用头插法进行插入。

十字链表计算顶点的度

采用十字链表表示的有向图,在计算某顶点的出度时,为 firstout 域链表中结点的个数;入度为 firstin 域链表中结点的个数。

邻接多重表

使用邻接表解决在无向图中删除某两个结点之间的边的操作时,由于表示边的结点分别处在两个顶点为头结点的链表中,所以需要都找到并删除,操作比较麻烦。处理类似这种操作,使用邻接多重表会更合适。

邻接多重表可以看做是邻接表和十字链表的结合体。和十字链表唯一不同的是顶点结点和表结点的结构组成不同;同邻接表相比,不同的地方在于邻接表表示无向图中每个边都用两个结点,分别在两个不同链表中;而邻接多重表表示无向图中的每个边只用一个结点。

邻接多重表的顶点结点和表结点的构成如图 6 所示:

图 6 邻接多重表

表结点构成:

skdl 为标志域,作用是标记某结点是否已经被操作过,例如在遍历各结点时, skdl 域为 0 表示还未遍历;skdl 域为 1 表示该结点遍历过;

ivex 和 jvex 分别表示该结点表示的边两端的顶点在数组中的位置下标; ilink 指向下一条与 ivex 相关的边;

jlink 指向下一条与 jvex 相关的边;

info 指向与该边相关的信息。

顶点结点构成:

data 为该顶点的数据域;

firstedge 为指向第一条跟该顶点有关系的边。

图 7 无向图及对应的邻接多重表

例如,使用邻接多重表表示图 7中左边的无向图时,与之相对应的邻接多重表如图右侧所示。

邻接多重表的存储结构用代码表示为:

#define MAX_VERTEX_NUM 20 //图中顶点的最大个数

#define InfoType int //边含有的信息域的数据类型

#define VertexType int //图顶点的数据类型

typedef enum {unvisited,visited}VisitIf; //边标志域

typedef struct EBox{

VisitIf skdl; //标志域

int ivex,jvex; //边两边顶点在数组中的位置下标

struct EBox * ilink,*jlink; //分别指向与ivex、jvex相关的下一个边

InfoType *info; //边包含的其它的信息域的指针

}EBox;

typedef struct VexBox{

VertexType data; //顶点数据域

EBox * firstedge; //顶点相关的第一条边的指针域

}VexBox;

typedef struct {

VexBox adjmulist[MAX_VERTEX_NUM];//存储图中顶点的数组

int vexnum,degenum;//记录途中顶点个数和边个数的变量

}AMLGraph;

总结

本节介绍了有关图的三种链式存储结构:邻接表、十字链表和邻接多重表。

邻接表适用于所有的图结构,无论是有向图(网)还是无向图(网),存储结构较为简单,但是在存储一些问题时,例如计算某顶点的度,需要通过遍历的方式自己求得。

十字链表适用于有向图(网)的存储,使用该方式存储的有向图,可以很容易计算出顶点的出度和入度,只需要知道对应链表中的结点个数即可。

邻接多重表适用于无向图(网)的存储,该方式避免了使用邻接表存储无向图时出现的存储空间浪费的现象,同时相比邻接表存储无向图,更方便了某些边操作(遍历、删除等)的实现。

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风君子

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