链式前向星c++
时间: 2025-05-01 22:32:50 浏览: 29
### C++ 实现链式前向星数据结构
链式前向星是一种高效的图表示方法,特别适合处理稀疏图。该结构通过数组模拟邻接表来存储边的信息,在遍历过程中能够快速访问节点的相邻节点。
#### 数据结构定义
为了实现链式前向星,通常会创建两个类或结构体:一个是用于保存每条边信息的 `Edge` 结构;另一个是用来记录头指针以及当前顶点的第一条出边索引位置的辅助数组 `head[]`。
```cpp
struct Edge {
int to; // 边指向的目标结点编号
int next; // 下一条从相同起点出发的边的位置(-1 表示无后续)
int weight; // 权重(如果适用的话)
Edge(int t, int n, int w):to(t),next(n),weight(w){}
};
```
对于每一个新的边 (u,v),将其插入到 u 的第一条边之前,并更新 head[u] 指向这条新加入的边[^1]。
#### 初始化函数
初始化时需设定好最大可能存在的边数 maxm 和顶点数目 maxn ,并分配足够的空间给 edge 数组和 head 数组:
```cpp
const int MAXN = 1e5 + 7;
const int MAXM = 2 * MAXN;
vector<Edge> edges(MAXM);
int head[MAXN], tot = 0;
void init() {
memset(head, -1, sizeof(head));
tot = 0;
}
```
这里使用了memset 函数将所有的头部设置成 -1 ,意味着没有任何连接关系存在;tot 则用来追踪已经添加了多少条边。
#### 添加边的方法
当要增加一条由 u 连接到 v 带有特定权重 wt 的边时,可以按照如下方式操作:
```cpp
void add_edge(int u, int v, int wt){
edges[tot].to = v;
edges[tot].next = head[u];
edges[tot].weight = wt;
head[u] = tot++;
}
```
此过程实现了动态构建邻接表的功能,每次都将最新的一条边放在最前面以便于之后的操作。
#### 遍历算法
在实际应用中,经常需要对整个图进行深度优先搜索或者广度优先搜索等遍历操作。基于上述描述的链式前向星结构,可以通过简单的循环完成这一目标:
```cpp
for(int i=head[start_node];i!=-1;i=edges[i].next){
int neighbor = edges[i].to;
// 对邻居做进一步处理...
}
```
这段代码展示了如何迭代地获取某个指定起始节点 start_node 所有的直接相连节点 neighbor 并对其进行必要的计算或其他逻辑判断。
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