第三十节-图的表示

邻接矩阵存储方法

图最直观的一种存储方法就是,邻接矩阵 (Adjacency Matrix)。邻接矩阵的底层依赖一个二维数组。

对于无向图来说,如果顶点 i 和 j 之间有边,我们就将 A[i][j] 和 A[j][i] 标记为 1;对于有向图来说,如果顶点 i 到顶点 j 之间,有一条箭头从顶点 i 指向顶点 j 的边,我们就将 A[i][j] 标记为 1。同理,如果有一条箭头从顶点 j 指向顶点 i 的边,我们就将 A[j][i] 标记为 1。对于带权图,数组中存储的就是相应的权重。

邻接矩阵存储法的优点是,直观,简单,可以利用 CPU 的缓存机制。缺点是,浪费空间。

对于无向图来说,一条边要重复存储两个位置,浪费了一半空间。对于稀疏图来说,,很多顶点之间并没有联系,他们相关的边的标记位的空间就浪费了。

但邻接矩阵简单的存储方式也使得在此基础上的算法都实现起来比较简单。比如:

  • 获取两个顶点间的关系,直接按数组下标就可以获得,非常迅速。
  • 用弗洛伊德算法求最短路径,只要利用矩阵相乘若干次即可得到结果。

邻接表存储方法

邻接表 (Adjacency List) 最简单的实现方式如下:

如图可以看到,每个顶点对应一条链表,链表中存储的是这个顶点出发的边。

与邻接矩阵相反,邻接表存储起来比较节省空间,但是计算起来比较耗时。不过有办法对邻接表进行优化。

常见的邻接表存储方式的优化操作有:

  • 如果链表过长,可以进行“树化”。
  • 如果有按顺序查找某一顶点相关顶点的需求。比如按拼音首字母分页查找微博粉丝列表,就可以选择将链表改装成跳表。
  • 也可以将链表改装成动态数组,这样就可以合理利用 cpu 的缓存,也可以应用二分查找算法进行高效查找。
  • 还可以将链表改装成哈希表,在常数时间内获取是否两个顶点之间有相关关系。

如何存储微博用户关系?

数据结构是为特定算法服务的,具体选择那种储存方法,与期望支持的操作有关系。假设针对微博用户关系,假设我们需要支持以下操作:

  • 判断用户 A 是否关注了用户 B
  • 判断用户 A 是否是用户 B 的粉丝
  • 用户 A 关注用户 B
  • 用户 A 取消关注用户 B
  • 根据用户名称首字母排序,分页获取用户的粉丝列表
  • 根据用户名称首字母排序,分页获取用户的关注列表
  1. 那在存储方式上,因为社交网络是一张稀疏图,所以我们选择用邻接表来存储。
  2. 因为要查询用户被关注的列表,仅用邻接图是非常浪费效率的,所以我们再增加一张逆邻接图,存储用户的被关注关系。加快获取粉丝列表的速度。
  3. 基础的邻接表查找一个用户是否在另一个用户的关注列表中,速度不够快,所以我们选择对邻接表进行优化。
  4. 因为要按首字母排序获取用户的关注列表,所以我们选择用跳表来代替邻接表中的链表。
  5. 假设用户规模比较大,一台机器装不下一整个表,我们可以用哈希分片的方式在不同的机器上存储这个表。
  6. 假设表的大小需要扩容,可以把哈希分片方式升级为一致性哈希分片。

假设数据需要持久性保存,可以用关系数据库保存。并在表上建立索引。

假设数据海量,可以使用专业的图数据库。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 218,525评论 6 507
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,203评论 3 395
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 164,862评论 0 354
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,728评论 1 294
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,743评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,590评论 1 305
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,330评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,244评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,693评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,885评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,001评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,723评论 5 346
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,343评论 3 330
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,919评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,042评论 1 270
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,191评论 3 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,955评论 2 355

推荐阅读更多精彩内容

  • 图的定义与术语 1、图按照有无方向分为无向图和有向图。无向图由顶点和边构成,有向图由顶点和弧构成。弧有弧尾和弧头之...
    unravelW阅读 408评论 0 0
  • 1)这本书为什么值得看: Python语言描述,如果学的Python用这本书学数据结构更合适 2016年出版,内容...
    孙怀阔阅读 12,471评论 0 15
  • 1. 图的定义和基本术语 线性结构中,元素仅有线性关系,每个元素只有一个直接前驱和直接后继;树形结构中,数据元素(...
    yinxmm阅读 5,455评论 0 3
  • 黄卷青灯 美人迟暮 千古一辙
    糖果罐里的权权阅读 109评论 0 0
  • 曾看过一篇《狗日的中年》文章,作者喇嘛哥把80前后这一代,到了中年的人生剖析得十分透彻,说中年是个卖笑的年龄,既要...
    的确良阅读 626评论 0 1