C / C ++：创建简单的图形库

Question

我一直在考虑在C ++中基于图论创建一个类。 想法是，将为一个简单的图（最多一对顶点之间的一个边）保存无限数量的顶点和边。 问题是我将如何以最有效的方式存储无限数量的顶点/边。

我想到了在类中将动态指针指向顶点数组的想法。 但是，这样做效率低下，如果使用此方法，我还将遇到如何确定顶点连接的问题（我将无法确定哪些顶点与哪个顶点连接）。 另一种方法是创建一个Vertex类，该类假定包含其连通性信息。 但是，由于边的数量不确定，除了在Vertex中使用动态变量外，我无法想到其他方法。 这种方法会使我的代码效率更差。

那么有更好的方法吗？

Answer 1

如果您不打算在集合内部频繁添加和删除项目，则可以使用STL vectors 。 它们的迭代速度很快，但中间的插入和删除操作并不可怕。

如果您想经常在任何地方添加/删除，我将使用STL列表 。 它们的迭代速度较慢，但​​是插入/删除操作为O（1）。

然后，您可以将顶点和边定义为：

class Edge;

class Vertex
{
    // ...
public:
    std::list<Edge> incomingEdges;
    std::list<Edge> outgoingEdges;
}

class Edge
{
    // ...
public:
    Vertex startpoint;
    Vertex endpoint;
}

Answer 2

您会很快发现自己同时需要Vertex和Edge类-太多的算法依赖于着色，加权或标记边缘，并且混合有向和无向边缘也更加容易。 您不太会真正关心动态存储适当的引用，因为这样可以减少为指针向量。

要考虑的另一个问题是您是否要永久存储此内容。

建议：尝试可能首先起作用的最简单的方法。 假设一个Array类根据需要调整自身大小，则看起来像

class Vertex {
  Array<Edge> edges ;
  VertexData vd ; // define this for the task.

  public:
     // ctor etc; quiz: what operations?
}

class Edge {
  Vertex v1, v2;
  EdgeData ed;
  public:
     // ctor etc
}

用new构造所有顶点和边，不用担心性能，并针对这些类编写一些代码。

然后回去，觉得你怎么会就喜欢写代码，并重新实现的类有该接口。

自从我曾经教书并为Marshall Cline和Mike Girou工作以来，我有些偏见，但是我认为对于真正有效使用它的人来说，最好的C ++书之一是Cline，Girou撰写的The C ++ FAQBook，和洛莫。