数据结构-第七章图(关键路径和最短路径)
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数据结构课程辅导---图的最短路径、拓扑排序和关键路径一、最短路径由图的概念可知,在一个图中,若从一顶点到另一顶点存在着一条路径(这里只讨论无回路的简单路径),则称该路径长度为该路径上所经过的边的数目,它也等于该路径上的顶点数减1。
由于从一顶点到另一顶点可能存在着多条路径,每条路径上所经过的边数可能不同,即路径长度不同,我们把路径长度最短(即经过的边数最少)的那条路径叫做最短路径,其路径长度叫做最短路径长度或最短距离。
上面所述的图的最短路径问题只是对无权图而言的,若图是带权图,则把从一个顶点i到图中其余任一个顶点j的一条路径上所经过边的权值之和定义为该路径的带权路径长度,从vi到vj可能不止一条路径,我们把带权路径长度最短(即其值最小)的那条路径也称作最短路径,其权值也称作最短路径长度或最短距离。
例如,在图3-1中,从v0到v4共有三条路径:{0,4},{0,1,3,4}和{0,1,2,4},其带权路径长度分别为30,23和38,可知最短路径为{0,1,3,4},最短距离为23。
图3-1 带权图和对应的邻接矩阵实际上,这两类最短路径问题可合并为一类,这只要把无权图上的每条边标上数值为1的权就归属于有权图了,所以在以后的讨论中,若不特别指明,均认为是求带权图的最短路径问题。
求图的最短路径问题用途很广。
例如,若用一个图表示城市之间的运输网,图的顶点代表城市,图上的边表示两端点对应城市之间存在着运输线,边上的权表示该运输线上的运输时间或单位重量的运费,考虑到两城市间的海拔高度不同,流水方向不同等因素,将造成来回运输时间或运费的不同,所以这种图通常是一个有向图。
如何能够使从一城市到另一城市的运输时间最短或者运费最省呢?这就是一个求两城市间的最短路径问题。
求图的最短路径问题包括两个方面:一是求图中一顶点到其余各顶点的最短路径,二是求图中每对顶点之间的最短路径。
下面分别进行讨论。
1. 从一顶点到其余各顶点的最短路径对于一个具有n个顶点和e条边的图G,从某一顶点vi(称此为源点)到其余任一顶点vj(称此为终点)的最短路径,可能是它们之间的边(i,j)或<i,j>,也可能是经过k个(1≤k≤n-2,最多经过除源点和终点之外的所有顶点)中间顶点和k+1条边所形成的路径。
第七章图(参考答案)7.1(1)邻接矩阵中非零元素的个数的一半为无向图的边数;(2)A[i][j]= =0为顶点,I 和j无边,否则j和j有边相通;(3)任一顶点I的度是第I行非0元素的个数。
7.2(1)任一顶点间均有通路,故是强连通;(2)简单路径V4 V3 V1 V2;(3)0 1 ∞ 1∞ 0 1 ∞1 ∞ 0 ∞∞∞ 1 0邻接矩阵邻接表(2)从顶点4开始的DFS序列:V5,V3,V4,V6,V2,V1(3)从顶点4开始的BFS序列:V4,V5,V3,V6,V1,V27.4(1)①adjlisttp g; vtxptr i,j; //全程变量② void dfs(vtxptr x)//从顶点x开始深度优先遍历图g。
在遍历中若发现顶点j,则说明顶点i和j间有路径。
{ visited[x]=1; //置访问标记if (y= =j){ found=1;exit(0);}//有通路,退出else { p=g[x].firstarc;//找x的第一邻接点while (p!=null){ k=p->adjvex;if (!visited[k])dfs(k);p=p->nextarc;//下一邻接点}}③ void connect_DFS (adjlisttp g)//基于图的深度优先遍历策略,本算法判断一邻接表为存储结构的图g种,是否存在顶点i //到顶点j的路径。
设 1<=i ,j<=n,i<>j.{ visited[1..n]=0;found=0;scanf (&i,&j);dfs (i);if (found) printf (” 顶点”,i,”和顶点”,j,”有路径”);else printf (” 顶点”,i,”和顶点”,j,”无路径”);}// void connect_DFS(2)宽度优先遍历全程变量,调用函数与(1)相同,下面仅写宽度优先遍历部分。
第七章图一、选择题1、对于具有n个顶点的图,若采用邻接矩阵表示,则该矩阵的大小为()。
A. nB. n2C. n-1D. (n-1)22、如果从无向图的任一顶点出发进行一次深度优先搜索即可访问所有顶点,则该图一定是()。
A. 完全图B. 连通图C. 有回路D. 一棵树解析:在无向图中,如果从顶点v到顶点v1存在路径,则称v和v1是连通的。
完全图:若一个图的每一对不同顶点都恰有一条边相连。
3、关键路径是事件结点网络中()。
A. 从源点到汇点的最长路径B. 从源点到汇点的最短路径C. 最长的回路D. 最短的回路4、下面()可以判断出一个有向图中是否有环(回路)。
A. 广度优先遍历B. 拓扑排序C. 求最短路径D. 求关键路径5、带权有向图G用邻接矩阵A存储,则顶点i的入度等于A中()。
A. 第i行非无穷的元素之和B. 第i列非无穷的元素个数之和C. 第i行非无穷且非0的元素个数D. 第i行与第i列非无穷且非0的元素之和6、采用邻接表存储的图,其深度优先遍历类似于二叉树的()。
A. 中序遍历B. 先序遍历C. 后序遍历D. 按层次遍历7、无向图的邻接矩阵是一个()。
A. 对称矩阵B. 零矩阵C. 上三角矩阵D. 对角矩阵8、当利用大小为N的数组存储循环队列时,该队列的最大长度是()。
A. N-2B. N-1C. ND. N+1当利用大小为n的数组顺序存储一个队列时,该队列的最大长度为?解析:n+1 因为队列的头指针指向的是第一个元素的前一个结点,而不是指向第一个元素,因此队列的头指针要占用一个结点长度,所以队列的长度就是n+1;9、邻接表是图的一种()。
A. 顺序存储结构B.链式存储结构C. 索引存储结构D. 散列存储结构10、下面有向图所示的拓扑排序的结果序列是()。
A. 125634B. 516234C. 123456D. 52164313256411、在无向图中定义顶点vi与vj之间的路径为从vi到vj的一个()。
数据结构课程辅导---图的最短路径、拓扑排序和关键路径一、最短路径由图的概念可知,在一个图中,若从一顶点到另一顶点存在着一条路径(这里只讨论无回路的简单路径),则称该路径长度为该路径上所经过的边的数目,它也等于该路径上的顶点数减1。
由于从一顶点到另一顶点可能存在着多条路径,每条路径上所经过的边数可能不同,即路径长度不同,我们把路径长度最短(即经过的边数最少)的那条路径叫做最短路径,其路径长度叫做最短路径长度或最短距离。
上面所述的图的最短路径问题只是对无权图而言的,若图是带权图,则把从一个顶点i到图中其余任一个顶点j的一条路径上所经过边的权值之和定义为该路径的带权路径长度,从v i到v j可能不止一条路径,我们把带权路径长度最短(即其值最小)的那条路径也称作最短路径,其权值也称作最短路径长度或最短距离。
例如,在图3-1中,从v0到v4共有三条路径:{0,4},{0,1,3,4}和{0,1,2,4},其带权路径长度分别为30,23和38,可知最短路径为{0,1,3,4},最短距离为23。
图3-1 带权图和对应的邻接矩阵实际上,这两类最短路径问题可合并为一类,这只要把无权图上的每条边标上数值为1的权就归属于有权图了,所以在以后的讨论中,若不特别指明,均认为是求带权图的最短路径问题。
求图的最短路径问题用途很广。
例如,若用一个图表示城市之间的运输网,图的顶点代表城市,图上的边表示两端点对应城市之间存在着运输线,边上的权表示该运输线上的运输时间或单位重量的运费,考虑到两城市间的海拔高度不同,流水方向不同等因素,将造成来回运输时间或运费的不同,所以这种图通常是一个有向图。
如何能够使从一城市到另一城市的运输时间最短或者运费最省呢?这就是一个求两城市间的最短路径问题。
求图的最短路径问题包括两个方面:一是求图中一顶点到其余各顶点的最短路径,二是求图中每对顶点之间的最短路径。
下面分别进行讨论。
1. 从一顶点到其余各顶点的最短路径对于一个具有n个顶点和e条边的图G,从某一顶点v i(称此为源点)到其余任一顶点v j(称此为终点)的最短路径,可能是它们之间的边(i,j)或<i,j>,也可能是经过k个(1≤k≤n-2,最多经过除源点和终点之外的所有顶点)中间顶点和k+1条边所形成的路径。