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图论是算法学习中一个至关重要的领域,它以图为基本研究对象,广泛应用于网络分析、路径规划、社交关系建模等场景。图的基本组成包括顶点(节点)和边,边可以是有向或无向的,也可以带有权重。
### 图的表示方法 常用的图表示法有邻接矩阵和邻接表。邻接矩阵适合稠密图,可以快速查询两个顶点是否相连;邻接表则节省空间,适合稀疏图,便于遍历邻接节点。
### 图的遍历 图的遍历是许多算法的基础,主要包括: 深度优先搜索(DFS):沿着一条路径深入探索到底,再回溯,适合解决连通性问题或拓扑排序。 广度优先搜索(BFS):按层次遍历,先访问离起点最近的节点,常用于最短路径问题。
### 经典图论算法 最短路径算法:Dijkstra算法(非负权图)、Bellman-Ford(含负权图)、Floyd-Warshall(多源最短路径)。 最小生成树(MST):Prim和Kruskal算法用于在加权图中找到连接所有顶点的最小权边集合。 拓扑排序:对有向无环图(DAG)进行线性排序,应用在任务调度等场景。
掌握图论的核心思想和算法,能够帮助解决许多现实中的复杂问题,如路由优化、社交网络分析等。理解图的存储和遍历方式是进一步学习高级算法的基础。