数据结构之十字链表
一、基本概念
十字链表是为了便于求得图中顶点的度(出度和入度)而提出来的。在十字链表存储结构中,有向图中的每一个顶点都有一个对应的节点,用于存储顶点的信息(如顶点编号、数据等)以及指向以该顶点为弧头或弧尾的第一个弧节点的指针(即出边链表和入边链表)。同时,有向图中的每一条弧也有一个对应的弧节点,用于存储弧的信息(如起点、终点、权重等)以及指向弧头相同或弧尾相同的下一条弧的指针。
二、结构定义
十字链表通常由两个主要的部分组成:顶点节点和弧节点。
1、顶点节点:
通常包含顶点的数据信息(如顶点编号、名称等)。
包含两个指针域,分别指向以该顶点为弧头的第一个弧节点(出边链表头指针)和以该顶点为弧尾的第一个弧节点(入边链表头指针)。
2、弧节点:
包含弧的起点和终点信息(通常是以顶点在顶点数组中的索引表示)。
包含两个指针域,分别指向弧头相同的下一条弧(hLink)和弧尾相同的下一条弧(tLink)。
可能还包含其他信息,如弧的权重等。
三、存储结构
在十字链表中,每个顶点都对应两个链表:一个是以该顶点为弧尾的弧节点所组成的链表(入边链表),另一个是以该顶点为弧头的弧节点所组成的链表(出边链表)。这样,通过顶点的两个指针域,可以快速访问到与该顶点相连的所有入边和出边。
四、优点
1、高效存取:通过链表的方式存储边,可以高效地访问和修改图的结构。
2、节省空间:对于稀疏图来说,十字链表比邻接矩阵更加节省存储空间。
3、便于操作:可以方便地计算顶点的出度和入度,以及进行边的增删查改等操作。
五、应用场景
十字链表特别适用于需要频繁操作边的有向图问题,如图的遍历、最短路径计算、拓扑排序等。在这些场景中,十字链表能够提供比邻接表更加灵活和高效的存储结构。
六、示例
假设有一个有向图G,其顶点集合为V = {A, B, C, D},边集合为E = {(A, B), (B, C), (B, D), (C, A), (D, A)}。使用十字链表存储该图时,可以为每个顶点创建一个顶点节点,并为每条边创建一个弧节点。然后,通过指针将顶点节点和弧节点连接起来,形成完整的十字链表结构。
请注意,由于具体的实现细节(如结构体定义、内存分配等)可能因编程语言和具体需求而异,因此上述描述仅提供了十字链表的基本概念和结构框架。在实际应用中,需要根据具体情况进行实现和调整。