建模算法(五)——图与网络

(一)图与网络的基本概念

一、无向图

含有的元素为顶点,弧和权重,但是没有方向

二、有向图

含有的元素为顶点,弧和权重,弧具有方向。

三、有限图、无限图

顶点和边有限就是有限图,否则就是无限图。

四、简单图

既没有环,也没有两条边连接同一对顶点的图

五、完全图、二分图

每一对不同的顶点都有一条边相连的简单图称为完全图。

六、子图

就是被包含的图

七、顶点的度

就是顶点连接了几条边。

性质:1、全部顶点的度相加为偶数

2、 任意一个图的奇顶点的个数为偶数。

(二)图与网络的数据结构

一、邻接矩阵表示法

1、定义:

就是0-1矩阵,如果元素cij为“1”表示弧从第i个到第j个点,为“0”的话表示没有。如果是无向图则必定cij=cji。

2、一个demo:

3、缺点

浪费大量的空间

二、关联矩阵表示法

1、定义

在关联矩阵中,每行对应图的一个节点,每列对应图的一条弧。如果元素为“1”为一条弧的起点,元素为“-1”是一条弧的终点,元素为“0”与弧没有关联。

2、缺点:

浪费大量的弓箭

3、一个demo

三、弧表表示法

1、定义:

上面两种方法都是以点优先,这种方法以边优先,记录下来每个边的起点,终点和权重。

2、一个demo

四、邻接表表示法

1、定义

就是用一个单向链表存储所有的顶点,然后每个顶点又是一个单向链表的头指针, 引导着每个由它出发的弧。

2、一个demo

五、星形表示法

1、前向星形表示法

(1)定义:

定义2个数组,一个数组记录边信息的数组,跟换标表示法类似,然后还有一个数组记录每个出弧的起始地址编号

(2)demo

(3)性质

a、在point数组中,节点号比图的顶点多一个,一定要有point(1)=1,point(n)=m+1,

b、对于一个节点i,其对应的弧的信息数组的位置区间为

如果,则没有出弧。

(4)评价

能快速检索每个节点的所有出弧,但是没有办法快速检索每个节点的所有入弧。

2、后向星形表示法

(1)定义:

定义2个数组,一个数组记录边信息的数组,跟换标表示法类似,然后还有一个数组记录每个出弧的起始地址编号,但是是记录从终点到顶点。

(2)demo

3、双星型表示法

(1)加前向星形表示法的基础上,再加上一个正向弧对应的编号即可

(2)demo

(三)应用——最短路问题

一、两个指定顶点之间的最短路径

1、例子一:

解法:

2、例子二:

clc,clear;
a=zeros(6);
a(1,2)=50;a(1,4)=40;a(1,5)=25;a(1,6)=10;
a(2,3)=15;a(2,4)=20;a(2,6)=25;
a(3,4)=10;a(3,5)=20;
a(4,5)=10;a(4,6)=25;
a(5,6)=55;
a=a+a‘;
ll=find(a==0);
a(ll)=inf;
pb(1:length(a))=0;pb(1)=1;index1=1;index2=ones(1,length(a));
d(1:length(a))=inf;d(1)=0;temp=1;
while sum(pb)<length(a)
    tb=find(pb==0);
    d(tb)=min(d(tb),d(temp)+a(temp,tb));
    tmpb=find(d(tb)==min(d(tb)));
    temp=tb(tmpb(1));
    pb(temp)=1;
    index1=[index1,temp];
    temp2=find(d(index1)==d(temp)-a(temp,index1));
    index2(temp)=index1(temp2(1));
end
d,index1,index2
时间: 2024-08-08 19:03:34

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