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feat: Revised the book (#978)
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@@ -10,27 +10,27 @@ G & = \{ V, E \} \newline
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如果将顶点看作节点,将边看作连接各个节点的引用(指针),我们就可以将图看作是一种从链表拓展而来的数据结构。如下图所示,**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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如果将顶点看作节点,将边看作连接各个节点的引用(指针),我们就可以将图看作一种从链表拓展而来的数据结构。如下图所示,**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**,因而更为复杂。
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## 图常见类型与术语
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根据边是否具有方向,可分为下图所示的「无向图 undirected graph」和「有向图 directed graph」。
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根据边是否具有方向,可分为「无向图 undirected graph」和「有向图 directed graph」,如下图所示。
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- 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”。
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- 在有向图中,边具有方向性,即 $A \rightarrow B$ 和 $A \leftarrow B$ 两个方向的边是相互独立的,例如微博或抖音上的“关注”与“被关注”关系。
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根据所有顶点是否连通,可分为下图所示的「连通图 connected graph」和「非连通图 disconnected graph」。
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根据所有顶点是否连通,可分为「连通图 connected graph」和「非连通图 disconnected graph」,如下图所示。
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- 对于连通图,从某个顶点出发,可以到达其余任意顶点。
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- 对于非连通图,从某个顶点出发,至少有一个顶点无法到达。
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我们还可以为边添加“权重”变量,从而得到下图所示的「有权图 weighted graph」。例如在王者荣耀等手游中,系统会根据共同游戏时间来计算玩家之间的“亲密度”,这种亲密度网络就可以用有权图来表示。
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我们还可以为边添加“权重”变量,从而得到如下图所示的「有权图 weighted graph」。例如在“王者荣耀”等手游中,系统会根据共同游戏时间来计算玩家之间的“亲密度”,这种亲密度网络就可以用有权图来表示。
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@@ -58,21 +58,21 @@ $$
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- 对于无向图,两个方向的边等价,此时邻接矩阵关于主对角线对称。
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- 将邻接矩阵的元素从 $1$ 和 $0$ 替换为权重,则可表示有权图。
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使用邻接矩阵表示图时,我们可以直接访问矩阵元素以获取边,因此增删查操作的效率很高,时间复杂度均为 $O(1)$ 。然而,矩阵的空间复杂度为 $O(n^2)$ ,内存占用较多。
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使用邻接矩阵表示图时,我们可以直接访问矩阵元素以获取边,因此增删查改操作的效率很高,时间复杂度均为 $O(1)$ 。然而,矩阵的空间复杂度为 $O(n^2)$ ,内存占用较多。
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### 邻接表
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「邻接表 adjacency list」使用 $n$ 个链表来表示图,链表节点表示顶点。第 $i$ 条链表对应顶点 $i$ ,其中存储了该顶点的所有邻接顶点(即与该顶点相连的顶点)。下图展示了一个使用邻接表存储的图的示例。
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「邻接表 adjacency list」使用 $n$ 个链表来表示图,链表节点表示顶点。第 $i$ 个链表对应顶点 $i$ ,其中存储了该顶点的所有邻接顶点(与该顶点相连的顶点)。下图展示了一个使用邻接表存储的图的示例。
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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。
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观察上图,**邻接表结构与哈希表中的“链式地址”非常相似,因此我们也可以采用类似方法来优化效率**。比如当链表较长时,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 $O(\log n)$ ;还可以把链表转换为哈希表,从而将时间复杂度降低至 $O(1)$ 。
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观察上图,**邻接表结构与哈希表中的“链式地址”非常相似,因此我们也可以采用类似的方法来优化效率**。比如当链表较长时,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 $O(\log n)$ ;还可以把链表转换为哈希表,从而将时间复杂度降至 $O(1)$ 。
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## 图常见应用
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如下表所示,许多现实系统都可以用图来建模,相应的问题也可以约化为图计算问题。
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如下表所示,许多现实系统可以用图来建模,相应的问题也可以约化为图计算问题。
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<p align="center"> 表 <id> 现实生活中常见的图 </p>
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