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解决图的编程问题.ppt

上传人:陈潇睡不醒 2020/12/1 文件大小:869 KB

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文档介绍

文档介绍:.
解决图的编程问题
数据结构(C#语言版)
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目标
在本章中,你将学到:
在图中存储数据
图的深度优先搜索和广度优先搜索算法
最小生成树
图的最短路径
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学****情境——用图高速公路交通网的编程
[问题描述]
  一个地区由许多城市组成,为实现城市间的高速运输,需要在这些城市间铺设高速公路,以达到任意两个城市间高速运输的目的。经过考察和预算,。其中每个顶点代表一个城市,顶点间的连线代表两个城市间铺设的高速公路,而线上的数字表示两个城市间的距离(单位:公理)。如图所示。
请根据上面的描述,解决下面的问题:
用C#编写一程序来存储该高速公路交通网的信息 。
从任何一个城市出发,访问所有的城市,给出访问城市的顺序。
如果想从一个城市到另一个城市旅行,给出最短的旅行路线。
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图是一系列顶点(结点)和描述顶点之间的关系边(弧)组成。图是数据元素的集合,这些数据元素被相互连接以形成网络。其形式化定义为:
G=(V,E)
V={Vi | Vi∈某个数据元素集合}
E={(Vi,Vj) | Vi,Vj∈V∧P(Vi,Vj)}
认识图——图的定义和术语
1. 图的定义
其中,G表示图,V是顶点的集合,E是边或弧的集合。在集合E中,P(Vi,Vj)表示顶点Vi和顶点Vj之间有边或弧相连。
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认识图——图的定义和术语
2. 图的术语
顶点集:图中具有相同特性的数据元素的集合称为顶点集
边(弧):边是一对顶点间的路径,通常带箭头的边称为弧
弧头:每条箭头线的头顶点表示构成弧的有序对中的后一个
弧尾:每条箭头线的尾顶点表示构成弧的有序对中的前一个顶点,称为弧尾或始点。
度:在无向图中的顶点的度是指连那个顶点的边的数量。在有向图中,每个顶点有两种类的的度:出度和入度。
入度:顶点的入度是指向那个顶点的边的数量。
出度:顶点的出度是由那个顶点出发的边的数量。
权:有些图的边(或弧)附带有一些数据信息,这些数据信息称为边(或弧)的权(weigh).
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认识图——图的定义和术语
3. 图的分类
有向图:在一个图中,如果任意两顶点构成的偶对(Vi,Vj)是有序的,那么称该图为有向图。这里Vi是弧尾,Vj是弧头。这表示有一个从顶点Vi到顶点 Vj的路径。但是从Vj到Vi是不可能的
无向图:在一个图中,如果有任意两顶点构成的边(Vi,Vj),(Vi,Vj)和(Vj ,Vi)是相同的
在一个无向图中,如果任意两个顶点之间都有边相连,则称该图为无向完全图。无向完全图又称完全图
在一个有向图,如果任意两个顶点之间都是弧相连,则称该图为有向完全图。
有很少条边或弧的图称为稀疏图,反之称为稠密图。
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SetNode():在图中增加一个新的顶点
GetNode():获取图中指定顶点
SetEdge():在两个顶点之间添加指定权值的边或弧
GetEdge():获取两个顶点之间的边
DelEdge():删除两个顶点之间的边或弧
GetNumOfVertex():获取邻接矩阵顶点数
GetNumOfEdge():获取邻接矩阵边或弧的数目
GetIndex():获取指定顶点在数组中的索引
IsEdge():判断两个顶点之间是否存在边或弧
IsNode():判断指定结点是否是图的顶点
认识图——识别图的基本操作
图的基本操作有以下几种:
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邻接矩阵(Adjacentcy Matrix)是用两个数组来表示图,一个数组是一维数组,存储图中的顶点信息,一个数组是二维数组,即矩阵,存储顶点之间相邻的信息,也就是边(或弧)的信息。如果图中有n个顶点,你需要大小为n×n的二维数组来表示图。
用C#语言表示邻接矩阵的代码 参见P190页
用邻接矩阵解决图的编程问题 ——用邻接矩阵表示图
对邻接矩阵进行操作参见P191页代码。
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邻接表的存储方法是一种顺序存储与链式存储相结合的存储方法,顺序存储部分用来保存图中顶点的信息,链式存储部分用来保存图中边(或弧)的信息。具体的做法是:使用一个一维数组,其中每个数组元素包含两个域,其结构如右图所示。
 
  其中
  顶点域(data):存放与顶点有关的信息;
  头指针域(firstadj):存放与该顶点相邻接的所有顶点组成的单链表的头指针
用邻接表解决图的编程问题 ——用邻接表表示图
邻接单链表中每个结点表示依附于该顶点的一条边,称作边结点,边结点的结构如右图所示。
 
 其中
 邻接点域(adjvex):指示与顶点邻接点在图中的位置,对应着一维
 数组中的序号,对于有向图,存放的是该边结