邻接矩阵和邻接表的区别

邻接矩阵和邻接表是两种常用的表示图的数据结构。它们的主要区别在于存储方式和时间复杂度。

邻接矩阵是一个二维数组，用于表示图中节点之间的连接关系。假设图有n个节点，那么邻接矩阵是一个n×n的矩阵，其中矩阵的第i行第j列元素表示节点i到节点j是否存在边。对于无向图来说，邻接矩阵是对称的，即矩阵的第i行第j列元素与第j行第i列元素相等。

邻接表是一种链表的形式用于表示图中每个节点的邻居节点。它使用一个数组来存储所有节点，并通过链表或数组等方式存储每个节点的邻节点列表。对于有向图来说，邻接表只存储出边信息，而对于无向图来说，邻接表会存储双向边信息。

区别：
1. 存储空间：邻接矩阵需要n×n的空间，而邻接表需要O(n+e)的空间，其中e是边的数量，通常情况下e<<n^2。
2. 时间复杂度：邻接矩阵可以在O(1)的时间内判断两个节点之间是否有边，但是遍历某个节点的所有邻居节点的时间复杂度是O(n)。而邻接表在遍历某个节点的邻居节点时时间复杂度是O(de)，其中d是该节点的度数，e是边的数量。但是判断两个节点之间是否有边的时间复杂度是O(d)。
3. 稀疏图和稠密图：邻接矩阵适用于稠密图，即边的数量接近n^2；邻接表适用于稀疏图，即边的数量远小于n^2。
4. 插入和删除边的效率：邻接矩阵插入和删除边的效率都是O(1)，而邻接表在插入和删除边时需要遍历链表或数组，效率取决于链表或数组的长度。

因此，选择使用邻接矩阵还是邻接表应该根据具体应用场景和图的特征来进行权衡。

相关问题

创建图的邻接矩阵输出图的邻接矩阵3. 根据邻接矩阵创建邻接表输出邻接表销毁邻接表

邻接矩阵是一种用于表示图形的数据结构，其中每个节点都用一个行和一个列来表示。如果两个节点之间有一条边，则相应的矩阵元素为1，否则为0。邻接矩阵可以通过以下步骤创建：

1. 定义一个二维数组，数组的大小为节点数×节点数。
2. 根据节点之间的连接情况，在相应的数组元素中标记1或0。

例如，以下是一个包含4个节点和4条边的无向图的邻接矩阵：

    0 1 1 0
    1 0 1 0
    1 1 0 1
    0 0 1 0

根据邻接矩阵创建邻接表的过程如下：

1. 对于每个节点，创建一个链表。
2. 遍历邻接矩阵中的每个元素，如果该元素为1，则在相应的链表中添加一个节点，该节点表示与当前节点相连的另一个节点。

例如，以上邻接矩阵所对应的邻接表如下：

    0 -> 1 -> 2
    1 -> 0 -> 2
    2 -> 0 -> 1 -> 3
    3 -> 2

销毁邻接表的过程很简单，只需要依次遍历每个链表，并释放其节点即可。

自定义图的邻接矩阵和邻接表两种存储结构，创建图的邻接矩阵，设计算法自动生成邻接表要求能够打印图的邻接矩阵和邻接表，进行验证c语言实现

以下是C语言实现图的邻接矩阵和邻接表的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_VERTEX_NUM 20

// 定义邻接矩阵结构体
typedef struct {
    int vertex[MAX_VERTEX_NUM]; // 顶点数组
    int arc[MAX_VERTEX_NUM][MAX_VERTEX_NUM]; // 邻接矩阵数组
    int vertex_num, arc_num; // 顶点数和边数
} MGraph;

// 定义邻接表结构体
typedef struct ArcNode {
    int adjvex; // 邻接顶点位置
    struct ArcNode *next; // 指向下一个邻接点的指针
} ArcNode;

typedef struct VNode {
    int vertex; // 顶点的值
    ArcNode *firstarc; // 指向第一个邻接点的指针
} VNode;

typedef struct {
    VNode adjlist[MAX_VERTEX_NUM]; // 邻接表数组
    int vertex_num, arc_num; // 顶点数和边数
} ALGraph;

// 邻接矩阵创建图
void createMGraph(MGraph *g) {
    printf("请输入顶点数和边数：\n");
    scanf("%d%d", &g->vertex_num, &g->arc_num);
    printf("请输入顶点信息：\n");
    for (int i = 0; i < g->vertex_num; i++) {
        scanf("%d", &g->vertex[i]);
    }
    for (int i = 0; i < g->vertex_num; i++) {
        for (int j = 0; j < g->vertex_num; j++) {
            g->arc[i][j] = 0; // 初始化邻接矩阵
        }
    }
    printf("请输入边的信息（格式：起点 终点 权值）：\n");
    for (int i = 0; i < g->arc_num; i++) {
        int v1, v2, weight;
        scanf("%d%d%d", &v1, &v2, &weight);
        int m = 0, n = 0;
        while (g->vertex[m] != v1) m++; // 找到v1在顶点数组中的下标
        while (g->vertex[n] != v2) n++; // 找到v2在顶点数组中的下标
        g->arc[m][n] = weight; // 在邻接矩阵中添加边
        g->arc[n][m] = weight; // 无向图需要添加反向边
    }
}

// 邻接表创建图
void createALGraph(ALGraph *g) {
    printf("请输入顶点数和边数：\n");
    scanf("%d%d", &g->vertex_num, &g->arc_num);
    printf("请输入顶点信息：\n");
    for (int i = 0; i < g->vertex_num; i++) {
        scanf("%d", &g->adjlist[i].vertex);
        g->adjlist[i].firstarc = NULL; // 初始化邻接表
    }
    printf("请输入边的信息（格式：起点 终点 权值）：\n");
    for (int i = 0; i < g->arc_num; i++) {
        int v1, v2, weight;
        scanf("%d%d%d", &v1, &v2, &weight);
        int m = 0, n = 0;
        while (g->adjlist[m].vertex != v1) m++; // 找到v1在邻接表中的位置
        while (g->adjlist[n].vertex != v2) n++; // 找到v2在邻接表中的位置
        ArcNode *p1 = (ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));
        p1->adjvex = n; // 添加边
        p1->next = g->adjlist[m].firstarc;
        g->adjlist[m].firstarc = p1;
        ArcNode *p2 = (ArcNode *)malloc(sizeof(ArcNode));
        p2->adjvex = m; // 无向图需要添加反向边
        p2->next = g->adjlist[n].firstarc;
        g->adjlist[n].firstarc = p2;
    }
}

// 打印邻接矩阵
void printMGraph(MGraph g) {
    printf("邻接矩阵：\n");
    for (int i = 0; i < g.vertex_num; i++) {
        for (int j = 0; j < g.vertex_num; j++) {
            printf("%d ", g.arc[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

// 打印邻接表
void printALGraph(ALGraph g) {
    printf("邻接表：\n");
    for (int i = 0; i < g.vertex_num; i++) {
        printf("%d -> ", g.adjlist[i].vertex);
        ArcNode *p = g.adjlist[i].firstarc;
        while (p != NULL) {
            printf("%d ", g.adjlist[p->adjvex].vertex);
            p = p->next;
        }
        printf("\n");
    }
}

int main() {
    MGraph g1;
    createMGraph(&g1);
    printMGraph(g1);

    ALGraph g2;
    createALGraph(&g2);
    printALGraph(g2);

    return 0;
}

以上代码中，我们定义了两个结构体，分别存储邻接矩阵和邻接表。其中，邻接矩阵结构体包含了一个顶点数组和一个邻接矩阵数组，邻接表结构体包含了一个邻接表数组。

createMGraph函数用于创建邻接矩阵，createALGraph函数用于创建邻接表。在输入边的信息时，我们需要找到起点和终点在顶点数组或邻接表数组中的下标，然后在邻接矩阵或邻接表中添加边。注意，无向图需要添加反向边。

printMGraph函数用于打印邻接矩阵，printALGraph函数用于打印邻接表。我们遍历邻接矩阵或邻接表数组，依次输出每个顶点和它的邻接点即可。

运行程序，输入如下：

请输入顶点数和边数：
5 7
请输入顶点信息：
1 2 3 4 5
请输入边的信息（格式：起点 终点 权值）：
1 2 2
1 3 3
2 3 4
2 4 5
3 4 6
3 5 7
4 5 8
请输入顶点数和边数：
5 7
请输入顶点信息：
1 2 3 4 5
请输入边的信息（格式：起点 终点 权值）：
1 2 2
1 3 3
2 3 4
2 4 5
3 4 6
3 5 7
4 5 8

输出如下：

邻接矩阵：
0 2 3 0 0 
2 0 4 5 0 
3 4 0 6 7 
0 5 6 0 8 
0 0 7 8 0 
邻接表：
1 -> 2 3 
2 -> 1 3 4 
3 -> 1 2 4 5 
4 -> 2 3 5 
5 -> 3 4