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链式前向星核心代码解析 ← 数组模拟邻接表

2022-10-05 13:38:57  阅读:213  来源: 互联网

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【知识点】 在图论算法实现中,常使用C++标准库STL自带的vector来模拟邻接表存图。详见: 但是,在算法竞赛中,使用C++标准库STL自带的vector来模拟邻接表存图的方法,对某些复杂问题会超时。此外,在处理网络流问题中的构建反向边等操作时会麻烦一些。据此,可引入链式前向星这种用数组模拟邻接表存图的优秀数据结构。 本质上,链式前向星是以存储边的方式来存储图。换句话说,链式前向星是一种特殊的边集数组。 链式前向星特别适合用来优化 SPFA、DFS、BFS。 链式前向星的核心代码如下所述。其中: e[i] 表示第 i 条边的终点; ne[i] 表示与第 i 条边同起点的前一条边的编号(按边的添加顺序); h[i] 表示以 i 为起点的当前边的编号(按边的添加顺序)。 很明显,h[i] 中存储的是以 i 为起点的所有边中编号最大的那个。且在遍历时,把这条边作为以 i 为起点的所有边中的第一条边进行遍历。即边的遍历顺序与输入顺序恰好是相反的。而网上常见的表述“e[i] 表示第 i 条边的终点,ne[i] 表示与第 i 条边同起点的下一条边的存储位置,h[i] 表示以 i 为起点的第一条边的存储位置”,是按边的遍历顺序进行表述的。 在上述约定下,则有: ● 链式前向星的核心代码如下:

void add(int a,int b) {
	e[idx]=b,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;
}

如果是有权图,需多设置一个数组 val[] 存储权值。有权图的链式前向星的核心代码如下:

void add(int a,int b,int w) {
	val[idx]=w,e[idx]=b,ne[idx]=h[a],h[a]=idx++;
}

● 基于链式前向星的深度优先搜索(DFS)的核心代码如下:

void dfs(int u) {
	cout<<u<<" ";
	st[u]=true;
	for(int i=h[u]; ~i; i=ne[i]) { //~i; equivalent to i!=-1;
		int j=e[i];
		if(!st[j]) {
			dfs(j);
		}
	}
}

● 基于链式前向星的深度优先搜索(BFS)的核心代码如下:

void bfs(int u) {
	queue<int>q;
	st[u]=true;
	q.push(u);
	while(!q.empty()) {
		int t=q.front();
		q.pop();
		cout<<t<<" ";
		for(int i=h[t]; ~i; i=ne[i]) { //~i; equivalent to i!=-1;
			int j=e[i];
			if(!st[j]) {
				q.push(j);
				st[j]=true; //need to be flagged immediately after being queued
			}
		}
	}

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