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图的遍历算法

图的遍历算法

1图的遍历问题在实践中常常遇到这样的问题:给定n个点,从任一点出发对所有的点访问一次并且只访问一次。

如果用图中的顶点表示这些点,图中的边表示可能的连接,那么这个问题就可以表示成图的遍历问题,即从某个顶点出发,沿着某条搜索路径对图中每个顶点各做一次且仅做一次访问。

图的遍历操作和树的遍历操作功能相似,是图的一种基本操作,图的许多其它操作都是建立在遍历操作的基础上。

由于图结构本身的复杂性,所以图的遍历操作也比较复杂,主要表现在以下几个方面:(1) 在图结构中,没有一个确定的首结点,图中任意一个顶点都可以作为第一个被访问的结点。

(2) 在非连通图中,从一个顶点出发,只能够访问它所在的连通分量上的所有顶点,因此,还需要考虑如何选取下一个出发点以访问图中其余的连通分量。

(3) 在图结构中,如果有回路存在,那么一个顶点被访问后,有可能沿回路又回到该顶点。

⑷在图结构中,一个顶点可以和其它多个顶点相连,当这样的顶点访问过后,存在如何选取下一个要访问的顶点的问题。

基于以上分析,图的遍历方法目前有深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)两种算法。

下面将介绍两种算法的实现思路,分析算法效率并编程实现。

1.1深度优先搜索算法深度优先搜索算法是树的先根遍历的推广,它的实现思想是:从图G的某个顶点V o出发,访问V o,然后选择一个与V o相邻且没被访问过的顶点V i访问,再从V i出发选择一个与V i相邻且未被访问的顶点V j进行访问,依次继续。

如果当前被访问过的顶点的所有邻接顶点都已被访问,贝U退回已被访问的顶点序列中最后一个拥有未被访问的相邻顶点的顶点W,从W出发按同样的方法向前遍历,直到图中所有顶点都被访问。

其递归算法如下:Boolean visited[MAX_VERTEX_NUM]; // 访问标志数组Status (*VisitFunc)(int v); //VisitFunc是访问函数,对图的每个顶点调用该函数void DFSTraverse (Graph G Status(*Visit)(i nt v)){VisitF unc = Visit;for(v=0; vvG.vex num; ++v)visited[v] = FALSE; //访问标志数组初始化for(v=0; v<G .vex num; ++v)if(!visited[v])DFS(G v); //对尚未访问的顶点调用DFS}void DFS(Graph G int v){ //从第v个顶点出发递归地深度优先遍历图Gvisited[v]=TRUE; VisitFunc(v); // 访问第v 个顶点for(w=FirstAdjVex(G ,v); w>=0;w=NextAdjVex(G ,v,w))//FirstAdjVex返回v的第一个邻接顶点,若顶点在G中没有邻接顶点,则返回空(0)。

数据结构中的图的遍历算法

数据结构中的图的遍历算法

数据结构中的图的遍历算法图是一种非常重要且广泛应用的数据结构,它由顶点和边组成,可以用来表示各种实际问题,如社交网络、路线规划等。

图的遍历算法是对图中的所有顶点进行系统访问的方法,它可以用来查找、遍历和搜索图中的元素。

本文将介绍图的遍历算法的基本概念和常用的实现方法。

一、图的遍历算法概述图的遍历算法是指按照某种规则遍历图中的所有顶点,以便于查找、遍历和搜索图中的元素。

常用的图的遍历算法有深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)两种。

深度优先搜索(DFS)是一种先访问顶点的所有邻接顶点,再递归访问邻接顶点的邻接顶点的算法。

它以深度为优先级,一直向前走到不能继续为止,然后返回到前一个结点,继续向前走,直到遍历完整个图。

广度优先搜索(BFS)是一种先访问顶点的所有邻接顶点,再访问邻接顶点的邻接顶点,以此类推的算法。

它以广度为优先级,先访问离起始顶点最近的顶点,然后依次访问离起始顶点更远的顶点,直到遍历完整个图。

二、深度优先搜索(DFS)深度优先搜索是一种递归的搜索算法,它的基本思想是从图的某个顶点出发,沿着一条路径一直深入直到不能继续为止,然后返回到前一个结点,继续向前走。

具体实现时,可以使用递归或栈来保存需要访问的顶点。

以下是深度优先搜索的基本步骤:1. 选择一个起始顶点作为当前顶点,将其标记为已访问。

2. 访问当前顶点,并将其加入遍历结果。

3. 从当前顶点的未访问邻接顶点中选择一个作为下一个当前顶点,重复步骤2。

4. 如果当前顶点的所有邻接顶点都已访问,则返回到前一个顶点,重复步骤3。

5. 重复步骤4,直到遍历完整个图。

三、广度优先搜索(BFS)广度优先搜索是一种迭代的搜索算法,它的基本思想是从图的某个顶点出发,依次访问其所有未访问过的邻接顶点,然后再依次访问这些邻接顶点的未访问过的邻接顶点,直到遍历完整个图。

具体实现时,可以使用队列来保存需要访问的顶点。

以下是广度优先搜索的基本步骤:1. 选择一个起始顶点作为当前顶点,将其标记为已访问,并将其加入遍历结果。

数据结构二叉树PPT课件

数据结构二叉树PPT课件

A
B
CX
E FGH I
J
8
四. 基本名词术语
1. 结点的度:该结点拥有的子树的数目。
2. 树的度:树中结点度的最大值。
3. 叶结点:度为0 的结点. 4. 分支结点: 度非0 的结点. 5. 层次的定义: 根结点为第一层,若某结点在第i 层,
则其孩子结点(若存在)为第i+1层.
A
第1层
B
CX
第2层
12
完全二叉树.
三.i 层最多有2i–1个结点(i1)。
2. 深度为h 的非空二叉树最多有2h -1个结点.
3. 若非空二叉树有n0个叶结点,有n2个度为2的结点,

n0=n2+1
4. 具有n个结点的完全二叉树的深度h=log2n+1.
13
二叉树的存储结构
39

A
BC D
E F GH I
对树进行先根遍历,获得的先根序列是: ABEFCDGHI
对树进行后根遍历,获得的后根序列是: EFBCGHIDA
40
2.森林的遍历
先序遍历(对森林中的每一棵树进行先根遍历)
1)若森林不空,访问森林中第一棵树的根结点; 2)先序遍历森林中第一棵树的子树森林; 3)先序遍历森林中(除第一棵树外)其余树构成的森林。
(空) 根 根 根

左 子 树
右 子 树
左 子 树
右 子 树
11
二. 两种特殊形态的二叉树
1. 满二叉树
若一棵二叉树中的结点, 或者为叶结点, 或者具有两 棵非空子树,并且叶结点都集 中在二叉树的最下面一层.这 样的二叉树为满二叉树.
2.完全二叉树
若一棵二叉树中只有最下 面两层的结点的度可以小于2, 并且最下面一层的结点(叶结 点)都依次排列在该层从左至 右的位置上。这样的二叉树为

数据结构实验报告图的遍历讲解

数据结构实验报告图的遍历讲解

数据结构实验报告图的遍历讲解一、引言在数据结构实验中,图的遍历是一个重要的主题。

图是由顶点集合和边集合组成的一种数据结构,常用于描述网络、社交关系等复杂关系。

图的遍历是指按照一定的规则,挨次访问图中的所有顶点,以及与之相关联的边的过程。

本文将详细讲解图的遍历算法及其应用。

二、图的遍历算法1. 深度优先搜索(DFS)深度优先搜索是一种常用的图遍历算法,其基本思想是从一个顶点出发,沿着一条路径向来向下访问,直到无法继续为止,然后回溯到前一个顶点,再选择此外一条路径继续访问。

具体步骤如下:(1)选择一个起始顶点v,将其标记为已访问。

(2)从v出发,选择一个未被访问的邻接顶点w,将w标记为已访问,并将w入栈。

(3)如果不存在未被访问的邻接顶点,则出栈一个顶点,继续访问其它未被访问的邻接顶点。

(4)重复步骤(2)和(3),直到栈为空。

2. 广度优先搜索(BFS)广度优先搜索是另一种常用的图遍历算法,其基本思想是从一个顶点出发,挨次访问其所有邻接顶点,然后再挨次访问邻接顶点的邻接顶点,以此类推,直到访问完所有顶点。

具体步骤如下:(1)选择一个起始顶点v,将其标记为已访问,并将v入队。

(2)从队首取出一个顶点w,访问w的所有未被访问的邻接顶点,并将这些顶点标记为已访问,并将它们入队。

(3)重复步骤(2),直到队列为空。

三、图的遍历应用图的遍历算法在实际应用中有广泛的应用,下面介绍两个典型的应用场景。

1. 连通分量连通分量是指图中的一个子图,其中的任意两个顶点都是连通的,即存在一条路径可以从一个顶点到达另一个顶点。

图的遍历算法可以用来求解连通分量的个数及其具体的顶点集合。

具体步骤如下:(1)对图中的每一个顶点进行遍历,如果该顶点未被访问,则从该顶点开始进行深度优先搜索或者广度优先搜索,将访问到的顶点标记为已访问。

(2)重复步骤(1),直到所有顶点都被访问。

2. 最短路径最短路径是指图中两个顶点之间的最短路径,可以用图的遍历算法来求解。

数据结构说课ppt课件

数据结构说课ppt课件
(1)数据的逻辑结构:数据的逻辑结构是指数据元素之间存在的固有逻辑关系,常称为数
基本概念与术语
据结构。
数据的逻辑结构是从数据元素之间存在的逻辑关系上描述数据与数据的存储无关,是独立于计算机的。
依据数据元素之间的关系,可以把数据的逻辑结构分成以下几种:
1.集合:数据中的数据元素之间除了“同属于一个集合“的关系以外,没有其他关系。
单链表
链表操作算法:初始化、插入、输出、删除、遍历
8. 在一个单链表中删除q所指结点时,应执行如下操作:
q=p->next;
p->next=( p->next->next );
free(q);//这种题目靠一根指针是没有办法完成的,必须要借助第二根指针。
9. 在一个单链表中p所指结点之后插入一个s所指结点时,应执行:
(2) 若表的总数基本稳定,且很少进行插入和删除,但要求以最快的速度存取表中的元
问答题
素,这时,应采用哪种存储表示?为什么?
应采用顺序存储表示。因为顺序存储表示的存取速度快,但修改效率低。若表的总数基本稳定,且很少进行插入和删除,但要求以最快的速度存取表中的元素,这时采用顺序存储表示较好。
03
栈和队列
数据结构说课ppt课件
演讲人
数据结构概述
01
线性表
02
栈和队列
03
目录
01
数据结构概述
基本概念与术语
2.数据元素:数据元素是数据的基本单位,是数据这个集合中的个体,也称之为元素,结点,顶点记录。
(补充:一个数据元素可由若干个数据项组成。数据项是数据的不可分割的最小单位。)
在右侧编辑区输入内容
顺序表的存储效率高,存取速度快。此,不易扩充。同时,由于在插入或删除时,为保持原有次序,平均需要移动一半(或近一半)元素,修改效率不高。

数据结构ppt课件

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二叉树的性质
二叉树具有五种基本形态,即空二叉树、只有一个根节点的二叉树、只有左子树或右子 树的二叉树、以及左右子树均有的二叉树。此外,二叉树还具有一些重要性质,如二叉
树的第i层最多有2^(i-1)个节点(i>=1),深度为k的二叉树最多有2^k-1个节点 (k>=1)等。
二叉树的遍历算法
先序遍历
先访问根节点,然后遍 历左子树,最后遍历右
05
图论基础及图的存储结构
图论基础概念介绍
图的基本概念
由顶点(Vertex)和边(Edge)组成的数 据结构,表示对象及其之间的关系。
图的遍历
通过某种方式访问图中所有顶点的过程, 常见的遍历算法有深度优先遍历(DFS)和 广度优先遍历(BFS)。
有向图与无向图
根据边是否有方向,图可分为有向图和无 向图。
时间复杂度
平均时间复杂度和最坏时 间复杂度均为O(n)。
适用场景
适用于数据量较小或数据 无序的情况。
查找算法设计之二分查找法
算法思想
在有序数组中,取中间元素与目标元素比较,若相等则查找成功;若目标元素小于中间元素, 则在左半部分继续查找;若目标元素大于中间元素,则在右半部分继续查找。
时间复杂度
平均时间复杂度和最坏时间复杂度均为O(log n)。
连通图与连通分量
在无向图中,任意两个顶点之间都存在路 径,则称该图是连通图;否则,称该图的 极大连通子图为连通分量。
顶点的度
在无向图中,顶点的度是与该顶点相关联 的边的数目;在有向图中,顶点的度分为 入度和出度。
图的存储结构之邻接矩阵法
邻接矩阵表示法
用一个二维数组表示图中顶点之 间的关系,若顶点i与顶点j之间 存在一条边,则数组元素值为1

《数据结构图论部分》PPT课件

《数据结构图论部分》PPT课件

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2020/11/24
哥尼斯堡七桥问题
能否从某个地方出发,穿过所有的桥仅一次 后再回到出发点?
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七桥问题的图模型
欧拉回路的判定规则:
1.如果通奇数桥的地方多于
C
两个,则不存在欧拉回路;
2.如果只有两个地方通奇数
桥,可以从这两个地方之一
A
B 出发,找到欧拉回路;
V4 是有向边,则称该图为有向图。
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简单图:在图中,若不存在顶点到其自身的边,且同 一条边不重复出现。
V1
V2
V3
V4
V5
非简单图
V1
V2
V3
V4
V5
非简单图
V1
V2
V3
V4
V5
简单图
❖ 数据结构中讨论的都是简单图。
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图的基本术语
邻接、依附
DeleteVex(&G, v); 初始条件:图 G 存在,v 是 G 中某个顶点。 操作结果:删除 G 中顶点 v 及其相关的弧。
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InsertArc(&G, v, w); 初始条件:图 G 存在,v 和 w 是 G 中两个顶点。 操作结果:在 G 中增添弧<v,w>,若 G 是无向的,则还
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• 知识点
– 图的类型定义 – 图的存储表示 – 图的深度优先搜索遍历和广度优先搜索遍历 – 无向网的最小生成树 – 拓扑排序 – 关键路径 – 最短路径
Page 3

数据结构ppt课件完整版

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针对有序数据集合,每次通过中间元素将 待查找区间缩小为之前的一半,直到找到 元素或区间为空。
哈希查找
树形查找
通过哈希函数将数据映射到哈希表中,实 现快速查找。
如二叉搜索树、平衡树等,通过树形结构实 现高效查找。
排序算法分类及实现原理
插入排序
将待排序元素逐个插入到已排序序列中,直到所有元素均插入完毕。
由n(n>=0)个具有相同类型 的数据元素(结点)a1,a2,
...,an组成的有序序列。
同一性
每个元素必须是同一类型的数 据。
有序性
元素之间具有一对一的前驱和 后继关系,即除首尾元素外, 每个元素都有一个前驱和一个 后继。
可变性
线性表的长度可变,即可以插 入或删除元素。
顺序存储结构与链式存储结构比较
定义
用一段连续的存储单元依次存储线性 表的数据元素。
优点
可以随机存取表中任一元素,且存取 时间复杂度为O(1)。
顺序存储结构与链式存储结构比较
• 缺点:插入和删除操作需要移动大量元素,时间 复杂度高;需要预先分配存储空间,容易造成空 间浪费。
顺序存储结构与链式存储结构比较
定义
用一组任意的存储单元存储线性 表的数据元素(这组存储单元可 以是连续的,也可以是不连续的
查找操作
查找指定元素的位置。
遍历操作
访问线性表中的每个元素。
销毁操作
释放线性表占用的存储空间。
03
栈和队列
栈定义及特点
栈(Stack)是一种特殊的线性数据结构,其数据的存 取遵循后进先出(LIFO, Last In First Out)的原则。 栈的特点
具有记忆功能,能保存数据的状态。
栈的基本操作包括入栈(push)、出栈(pop)、查 看栈顶元素(top)等。 只能在栈顶进行数据的插入和删除操作。
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广度优先搜索
V1
V2
V3
V4
V5
V6
V7
V8
广度遍历序列:
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8
广度优先搜索
V1
V2
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V4 V5 V6 V7
V8
广度遍历序列: V1 V2 V3 V4 V6 V7 V8 V5
public void BFS(){ ArrayQueue<Integer> AQueue=new ArrayQueue<Integer>(); for(int i=0;i<vexnum;i++) vertexs[i].visited=false; for(int v=0;v<vexnum;v++) if (vertexs[v].wasVisited==false){ vertexs[v].visited=true; System.out.print(vertexs[v].data+” ” ); AQueue.enQueue(v); while(!AQueue.isEmpty()){ u=AQueue.deQueue(); for(int w=firstAdjVex(u); w>=0; w=nextAdjVex(u,w)) if (vertexs(w).wasVisited==false){ System.out.print(vertexs[w].data+” ” ); vertexs(w).visited=true; AQueue.enQueue(w); } //if }//while }//if
为每个顶点设立一个“访问标志 visited”;
深度优先搜索-连通图
void DFS(int v) { // 从顶点v出发,深度优先搜索遍历连通图 vertexs[v].visited = true;
//对v的尚未访问的邻接顶点w递归调用DFS for(w=firstAdjVex(v); w>=0; w=nextAdjVex(v,w)) if (vertexs[w].visited==false) DFS(w);
} // DFS
V1
V1 DFS(G, V1)
V2 V5 V6 V3
V2
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V1
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V6 V3
V7 V8
V1
V6
V7
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深度优先搜索—非连通图
首先将图中每个顶点的访问标志设为 fasle, 之后搜索图中每个顶点,如果未被访问,则 以该顶点为起始点,进行深度优先搜索遍历, 否则继续检查下一顶点。
SG3 优先搜索历。
深度优先搜索-连通图
V1 V1
V2
V2 V5 V6 V3 V4
V4
V8
V7
深度遍历序列:
V1 V2 V4 V8 V5 V6 V3 V7
V8
V5
V6
V3
V7
深度优先搜索-连通图
1、从深度优先搜索遍历连通图的过程类似于树的先根遍历 2、对图G深度优先搜索得到的顶点序列不是唯一的? 3、搜索过程中经过的边和所有的顶点构成了图的一棵生成树。 4、如何判别V的邻接点是否被访问?
1
2
3
复习-图的存储结构
A
B
E
CD
15 A 9
11
B 7 21
E
3
C2 D
01001 00100 00010 11000 00100
15 9 3 2 11 7 21
复习-图的存储结构
A
B
E
CD
15 A 9
11
B 7 21
E
3
C2 D
0A 1B 2C 3D 4E
0A 1B 2C 3D 4E
分类: 深度优先搜索 广度优先搜索
深度优先搜索
V
w1
w2
SG1
SG2
W1、W2和W3 均为 V 的邻接点,SG1、SG2 w3 和 SG3 分别为含顶点 W1、W2和W3 的子图。
SG3
深度优先搜索
V
w1
w2
SG1
SG2
访问顶点V ;
for (W1、W2、W3 ) w3 若邻接点Wi未被访问,
则从它出发进行深度}例如:来自01a
b
6
g
2
3
4
5
c de f
ab cg h df
7
8
h
k
k
e
012345678
访问标志: FT FT FT FT FT FT FT FT FT
访问次序: a c h d f k e b g
深度优先搜索—非连通图
1.从图中某个顶点V0 出发,访问此顶点。
2.然后依次从V0的各个未被访问的邻接点出发 深度优先搜索遍历图,直至图中所有与V0有路 径的顶点都被访问到。
w6
w5
V->w6, V->w4的路径长度为3。
广度优先搜索
1.从图中的某个顶点V0出发,并在访问此顶点 之后依次访问V0的所有未被访问过的邻接点 2.然后按这些顶点被访问的先后次序依次访问 它们的邻接点,直至图中所有和V0有路径相通 的顶点都被访问到。 3.若此时图中尚有顶点未被访问,则另选图中 一个未曾被访问的顶点作起始点 4.重复上述过程,直至图中所有顶点都被访问 到为止
3.如果图中还有顶点未被访问,则令选一个未 曾被访问的顶点作为起始点,重复上述过程, 直至图中所有顶点都被访问到。
广度优先搜索
对连通图,从起始点V到其余各
w2
顶点必定存在路径。其中,
w1 V
w3
V->w1, V->w2, V->w8 的路 径长度为1;
w7
w8
w4
V->w7, V->w3, V->w5的 路径长度为2;
图的遍历
复习 图的遍历 深度优先搜索 广度优先搜索 课堂练习 图的遍历的应用举例(自学) 小结和作业
复习-图的存储结构
B A
F
C D
E
010010 100011 000101 001001 110000 011100
复习-图的存储结构
B A
F
0A
C
1B
2C D3D
4E
E
5F
1
4
0
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3
5
2
5
0
1
3
0
3
1
4
2
0
1 15 4 9 23 32 0 11 1 7 2 21
复习-图的存储结构
A
0A
1B
B
E 2C
3D CD
4E
3
0
3
1
4
2
0
图的遍历
定义:从图中某个顶点出发游历图,访遍图中其余 顶点,并且使图中的每个顶点仅被访问一次的过程。
用途:是解决图的连通性、拓扑排序和求关键路径 等算法的基础。
深度优先搜索—非连通图
V1
V2
V3
V4 V5 V6 V7
V8
深度遍历:
V1 V2 V4 V8 V3 V6 V7 V5
深度优先搜索—非连通图
void DFSTraverse(int v) { for (v=0; v<vexNum; ++v) vertexs[v].visited = false; // 访问标志数组初始化 for (v=0; v<vexNum; ++v) { if (!vertexs[v].visited) DFS(v); // 对尚未访问的顶点调用DFS }
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