C / C ++：創建簡單的圖形庫

Question

我一直在考慮在C ++中基於圖論創建一個類。 想法是，將為一個簡單的圖（最多一對頂點之間的一個邊）保存無限數量的頂點和邊。 問題是我將如何以最有效的方式存儲無限數量的頂點/邊。

我想到了在類中將動態指針指向頂點數組的想法。 但是，這樣做效率低下，如果使用此方法，我還將遇到如何確定頂點連接的問題（我將無法確定哪些頂點與哪個頂點連接）。 另一種方法是創建一個Vertex類，該類假定包含其連通性信息。 但是，由於邊的數量不確定，除了在Vertex中使用動態變量外，我無法想到其他方法。 這種方法會使我的代碼效率更差。

那么有更好的方法嗎？

Answer 1

如果您不打算在集合內部頻繁添加和刪除項目，則可以使用STL vectors 。 它們的迭代速度很快，但中間的插入和刪除操作並不可怕。

如果您想經常在任何地方添加/刪除，我將使用STL列表 。 它們的迭代速度較慢，但​​是插入/刪除操作為O（1）。

然后，您可以將頂點和邊定義為：

class Edge;

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

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

Answer 2

您會很快發現自己同時需要Vertex和Edge類-太多的算法依賴於着色，加權或標記邊緣，並且混合有向和無向邊緣也更加容易。 您不太會真正關心動態存儲適當的引用，因為這樣可以減少為指針向量。

要考慮的另一個問題是您是否要永久存儲此內容。

建議：嘗試可能首先起作用的最簡單的方法。 假設一個Array類根據需要調整自身大小，則看起來像

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構造所有頂點和邊，不用擔心性能，並針對這些類編寫一些代碼。

然后回去，覺得你怎么會就喜歡寫代碼，並重新實現的類有該接口。

自從我曾經教書並為Marshall Cline和Mike Girou工作以來，我有些偏見，但是我認為對於真正有效使用它的人來說，最好的C ++書之一是Cline，Girou撰寫的The C ++ FAQBook，和洛莫。