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Fig. 链表、树、图之间的关系
那么,图与其他数据结构的关系是什么?如果我们把「顶点」看作节点,把「边」看作连接各个节点的指针,则可将「图」看作是一种从「链表」拓展而来的数据结构。相较于线性关系(链表)和分治关系(树),网络关系(图)的自由度更高,从而更为复杂。
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10.1.1. 图常见类型
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9.1.1. 图常见类型
根据边是否具有方向,可分为「无向图 Undirected Graph」和「有向图 Directed Graph」。
- 在无向图中,边表示两顶点之间的“双向”连接关系,例如微信或 QQ 中的“好友关系”;
@@ -2015,13 +1976,13 @@ G & = \{ V, E \} \newline

Fig. 有权图与无权图
-10.1.2. 图常用术语
+9.1.2. 图常用术语
- 「邻接 Adjacency」:当两顶点之间存在边相连时,称这两顶点“邻接”。在上图中,顶点 1 的邻接顶点为顶点 2、3、5。
- 「路径 Path」:从顶点 A 到顶点 B 经过的边构成的序列被称为从 A 到 B 的“路径”。在上图中,边序列 1-5-2-4 是顶点 1 到顶点 4 的一条路径。
- 「度 Degree」表示一个顶点拥有的边数。对于有向图,「入度 In-Degree」表示有多少条边指向该顶点,「出度 Out-Degree」表示有多少条边从该顶点指出。
-10.1.3. 图的表示
+9.1.3. 图的表示
图的常用表示方法包括「邻接矩阵」和「邻接表」。以下使用无向图进行举例。
邻接矩阵
设图的顶点数量为 \(n\) ,「邻接矩阵 Adjacency Matrix」使用一个 \(n \times n\) 大小的矩阵来表示图,每一行(列)代表一个顶点,矩阵元素代表边,用 \(1\) 或 \(0\) 表示两个顶点之间是否存在边。
@@ -2043,7 +2004,7 @@ G & = \{ V, E \} \newline
邻接表仅存储实际存在的边,而边的总数通常远小于 \(n^2\) ,因此它更加节省空间。然而,在邻接表中需要通过遍历链表来查找边,因此其时间效率不如邻接矩阵。
观察上图可发现,邻接表结构与哈希表中的「链地址法」非常相似,因此我们也可以采用类似方法来优化效率。例如,当链表较长时,可以将链表转化为 AVL 树或红黑树,从而将时间效率从 \(O(n)\) 优化至 \(O(\log n)\) ,还可以通过中序遍历获取有序序列;此外,还可以将链表转换为哈希表,将时间复杂度降低至 \(O(1)\) 。
-10.1.4. 图常见应用
+9.1.4. 图常见应用
实际应用中,许多系统都可以用图来建模,相应的待求解问题也可以约化为图计算问题。
@@ -2154,7 +2115,7 @@ G & = \{ V, E \} \newline