数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

*一、广度优先遍历(BFS)

广度优先生成树

广度优先生成森林

*二、深度优先遍历

深度优先生成树

深度优先生成森林

二、应用

2.1最小生成树

*Prim算法

*Kruskal算法

2.2最短路径

 *BFS算法

*Dijkstra算法

 *Floyd算法

*2.3有向无环图(DAG网)

 *2.4拓扑排序(AOV网)

*逆拓扑排序

 *2.5关键路径(AOE网)

*一、广度优先遍历(BFS)

类似树的广度遍历

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 FirstNeighbor(G,x):求图G中顶点x的第一个邻接点,若有则返回顶点号,没有返回-1

NextNrighbor(G,x,y):假设图G中顶点y是顶点x的邻接点,返回除y之外顶点x的下一个邻接点的顶点号,若y就是最后一个返回-1

bool visited[MAX_VERTEX_NUM];        //访问标记数组
void BFS(Graph G,int v){
    visit(v);                        //访问初始顶点v
    visited[v]=TRUE;                 //对v做已访问标记
    Enqueue(Q,v);                    //入队列
    while(!isEmpty(Q)){              
        Dequeue(Q,v);                //顶点v出队
        for(w=FirstNeighbor(G,v);w>=0;w=NextNeighbor(G,v,w)){ //检测v所以邻接点
            if(!visited[w]){
                visit(w);            //访问顶点w
                visited[w]=TRUE;     //对w做已访问标记
                Enqueue(Q,w);        //入队列
            }
        }
    }
}
void BFSraverse(Graph G){
    for(i=0;i<G.vexnum;++i)
        visired[i]=FASLE;        //初始化标记数组
    InitQueue(Q);                //初始化辅助队列
    for(i=0;i<G.vexnum;++i)
        if(!visited[i])          //对每个连通分量调用一次BFS
            BFS(G,i);
}

空间复杂度:最坏。辅助队列O(V)

邻接矩阵时间复杂度:

邻接表时间复杂度:数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

广度优先生成树

    邻接表生成不唯一,具体看数据先后顺序

广度优先生成森林

        一个连通分量一个树,多个(非连通图)就是森林

*二、深度优先遍历

类似树的先序遍历

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

bool visited[MAX_VERTEX_NUM];      //访问标记数组
void DFS(Graph G,int v){
    visit(v);                      //访问v
    visited[v]=TRUE;               //标记已访问
    for(w=FirstNeighbor(G,V);w>=0;w=NextNeighor(G,v,w))    //邻接顶点
        if(!visited[w]){
            DFS(G,w);   
        }

}
void DFSraverse(Graph G){
    for(v=0;v<G.vwxnum;++v)
        visited[v]=FALSE;
    for(v=0;v<G.vexnum;++v)
        if(!visited[v])
            DFS(G,v);
}

空间复杂度:最后O(1)  ,最坏情况:O(V)

邻接矩阵时间复杂度:

邻接表时间复杂度:数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

邻接表存储顺序性不一致,遍历序列不一样

深度优先生成树

    邻接表生成不唯一,具体看数据先后顺序

深度优先生成森林

        一个连通分量一个树,多个(非连通图)就是森林

二、应用

2.1最小生成树

*Prim算法

从某一个顶点开始构建生成树;每一次将代价最小的新顶点纳入生成树,直到所有顶点都纳入为止

时间复杂度:    适用于边稠密图

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

*Kruskal算法

每次选择一条权值最小边,使这条边两头连通(已经连通不用),直到所有结点连通

时间复杂度:  适合用于边稀疏图

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

2.2最短路径

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 *BFS算法

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

*Dijkstra算法

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 *Floyd算法

  动态规划思想

 数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 每轮看数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网) ,n为第几轮,n也就是几个顶点为中转点

= A
0 6 13 0 6 13 0 6 10 0 6 10
10 0 4 10 0 4 10 0 4 9 0 4
5 0 5 11 5 5 11 0 5 11 0

 中转点为第几轮换的就是几

=
-1 -1 1
2 -1 -1
-1 0 -1

 第一轮():数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网),更新值

 第二轮():数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 第三轮():数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

几个顶点几轮

根据上面可知到最短路径为4,根据为-1没有中转,路径为

根据上面可知到最短路径为10, 根据为1,经过顶点中转,路径为

for(int k=0;k<n;lk++){                       //考虑vk为中转点
    for(int i=0;i<n;i++){                    //遍历矩阵,i行,j列
        for(int j=0;j<n;j++){
            if(A[i][j]>A[i][k]+A[k][j]){     //以vk为中转点的路径更短
                A[i][j]=A[i][k]+A[k][j];     //最短路径
                path[i][j]=k;                //中转点
            }
        }
    }
}

 时间复杂度:

空间复杂度:

*2.3有向无环图(DAG网)

        若一个有向图中不存在环,则称为有向无环图,简称DAG图

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 有向无环图是描述含有公共子式的表达式的有效工具,列如表达式数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 DAG不可能出现重复操作数

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 *2.4拓扑排序(AOV网)

AOV网:若用DAG图表示一个工程图,其顶点表示活动,用边表示活动必选先于活动进行的这样一种关系,则这种有向图称顶点表示活动的网络,记为AOV网。是的直接前驱,是直接后继,不能自己做自己的前驱和后继。每个工程只出现一次

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 时间复杂度:数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

若采用邻接矩阵则

*逆拓扑排序

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 *2.5关键路径(AOE网)

        在带权有向图中,以顶点表示事件,以有向边表示活动,以边上的权值表示完成该活动的        开销(如时间),称之为用边表示活动的网络,简称AOE网

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

源点:AOE网仅有一个入度未0的顶点,称为开始顶点(源点),表示工程的开始。

汇点:也仅有一个出度为0的顶点,称结束顶点(汇点),表示工程的结束

关键路径:从源点到汇点路径可能有多条,所有路径中,路径出度最大的为关键路径

事件(顶点)最早发生时间:决定了所有从开始的活动能够开工的最早时间

活动(边)的最早开始时间:指该活动弧的起点所表示事件的最早发生时间

事件的最迟发生时间:指不推迟整个工程前提下,事件最迟必选发生的时间

 活动(边)的最迟开始时间:指活动弧的终点所表示事件的最迟发生时间与该活动所需时间之差。 

时间余量:

数据结构-图的遍历和应用(DAG、AOV、AOE网)

 关键活动、关键路径的特性

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