图的存储结构-十字链表和邻接多重表

1、十字链表

对于有向图来说，邻接表是有缺陷的。关心了出度问题，想了解入度就必须要遍历整个图才能知道。反之，逆邻接表解决了入度

却不了解出度的情况。有没有可能把邻接表和逆邻接表结合起来呢？

答案是肯定的，就是把它们整合在一起。这种存储有向图的方法是：十字链表（Orthogonal List）.

我们重新定义顶点表结点结构为：

data

firstin

firstout

其中firstin表示入边表头指针，指向该顶点的入边表中第一个结点，firstout表示出边表头指针，指向该顶点的出边表中的第一个结点。

重新定义的边表结点结构如下表：

tailvex

headvex

headlink

taillink

其中tailvex是指弧起点在顶点表的下标，headvex是指弧终点在顶点表中的下标，headlink是指入边表指针域，指向终点（弧头）相同的

下一条边，taillink是指出边表指针域，指向起点（弧尾）相同的下一条边。如果是网，还可以再增加一个weight域来存储权值。

如下图表示的十字链表：



顶点表依然是存入一个一维数组{v0,v1,v2,v3},以顶点v0来说，firstout指向的是出边表中的第一个结点v3。所以v0边表结点的headvex=3,

而tailvex其实就是当前顶点v0的下标0，由于v0只有一个出边顶点，所以headlink和taillink都是空。

这里虚线箭头的含义，其实就是逆邻接表的表示。对于v0来说，它有两条入边，分别来自顶点v1和v2。因此v0的firstin指向顶点v1的边表

结点中headvex为0的结点，虚线（1），接着由入边结点的headlink指向下一个入边顶点v2，虚线（2）。

对于顶点v1,它有一个入边顶点v2，2个出边顶点v0和v2，所以它的firstin指向顶点v2的边表结点中headvex为1的结点，虚线（3）.

十字链表的好处就是因为把邻接表和逆邻接表整合在了一起，这样既容易找到以vi为尾的弧，也容易找到以vi为头的弧，因而容易求得

顶点的出度和入度。除了结构复杂一点外，其实创建图算法的时间复杂度和邻接表是相同的，因此很好的应用在有向图中。

2、邻接多重表

十字链表主要是针对有向图的存储结构进行了优化，那么对于无向图的邻接表，有没有问题呢？如果我们在无向图的应用中，关注的重点是顶点，那么邻接表是不错的选择，但如果我们更关注边的操作，比如对已访问过的边做标记，删除某一条边等操作，那就意味着需要找到这条边的两个边表结点进行操作。如下图，若要删除(v0,v2)这条边，需要对邻接表结构中右边表的两个结点进行删除，显然这是比较繁琐的。



因此，我们也仿照十字链表的方式，对边表结点的结构进行一些改造，重新定义的边表结点结构如下表：

ivex

ilink

jvex

jlink

其中ivex和jvex是指某条边依附的两个顶点在顶点表中的下标。ilink指向依附顶点ivex的下一条边，jlink指向依附顶点jvex的下一条边。

这就是邻接多重表结构。如上图有4个顶点和5条边，先将边表结点画出来。由于是无向图，所以ivex，jvex正反过来都可以，为了绘图

方便，都将ivex值设置的与一旁的顶点下标相同。



下面开始连线，首先连线的（1）（2）（3）（4）是将顶点的firstedge指向一条边，顶点下标要与ivex的值相同。接着，由于顶点v0的(v0,v1)边的

邻边有(v0,v3)和(v0,v2)。因此（5）（6）的连线就是满足指向下一条依附于顶点v0的边的目标，注意ilink指向的结点的jvex（ivex）一定要与它本身

的ivex的值相同。同理，连线（7）就是指（v1,v0）这条边，它是相当于顶点v1指向（v1,v2）边后的下一条。v2有三条边依附，所以（3）之后就有

了（8）（9）。连线（10）就是顶点v3在连线（4）之后的下一条边。左图一共有5条边，所以右图有10条连线，完全符合预期。



邻接多重表与邻接表的差别，仅仅是在于同一条边在邻接表中用两个边表结点表示，而在邻接多重表中只有一个结点。这样对边的操作就方便

多了，若要删除左图的(v0,v2)这条边，只需要将右图的（6）（9）的链接指向改为^即可。

3、边集数组

---- 边集数组是由两个一维数组构成。一个是存储顶点的信息；另一个是存储边的信息，这个边数组每个数据元素由一条边的起点下标（begin）、

终点下标（end）和权（weight）组成。



如上图所示，边集数组关注的是边的集合，在边集数组中要查找一个顶点的度需要扫描整个边数组，效率并不高。因此它更适合对边依次

进行处理的操作，而不适合对顶点相关的操作。