python 构建邻接表

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mob649e815b5994 2024-09-12 04:29:34 ©著作权

文章标签 邻接表 python Python 文章分类 Python 后端开发

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Python 构建邻接表的入门指南

在图论中，邻接表是一种常见的数据结构，用于表示图中的顶点和边。本文将教你如何使用 Python 构建一个简单的邻接表。我们将一起经历这个过程，并从头到尾实现它。

整体流程

为了让你更好地理解，我们将整个流程分为以下几个步骤：

步骤	描述
1	定义一个图的结构
2	添加边的功能
3	打印邻接表
4	测试代码

每一步的详细说明

步骤 1: 定义一个图的结构

首先，我们需要一个数据结构来表示图。这里我们使用字典来构建邻接表。

class Graph:
    def __init__(self):
        # 初始化一个空的邻接表
        self.adjacency_list = {}

代码解释：我们定义了一个Graph类，在其构造函数中初始化了一个空的邻接表，使用字典self.adjacency_list来存储图的结构。

步骤 2: 添加边的功能

接下来，我们需要一个方法来向图中添加边：

    def add_edge(self, vertex1, vertex2):
        # 如果顶点1不在邻接表中，则加入
        if vertex1 not in self.adjacency_list:
            self.adjacency_list[vertex1] = []
        # 如果顶点2不在邻接表中，则加入
        if vertex2 not in self.adjacency_list:
            self.adjacency_list[vertex2] = []

        # 将顶点2添加到顶点1的邻接列表中
        self.adjacency_list[vertex1].append(vertex2)
        # 将顶点1添加到顶点2的邻接列表中（为了无向图）
        self.adjacency_list[vertex2].append(vertex1)

代码解释：在add_edge方法中，我们首先检查两个顶点是否已经存在于邻接表中，如果不存在就创建一个空列表。然后，我们将对方顶点添加到对应的邻接列表中，以形成双向边。

步骤 3: 打印邻接表

现在，我们需要一个方法来展示当前的邻接表：

    def print_graph(self):
        for vertex in self.adjacency_list:
            print(f"{vertex}: {', '.join(str(neighbor) for neighbor in self.adjacency_list[vertex])}")

代码解释：此方法遍历邻接表，并以用户友好的方式打印出每个顶点及其所有邻接点。

步骤 4: 测试代码

最后，我们可以通过创建图并添加一些边来测试代码：

# 创建图的实例
g = Graph()

# 添加边
g.add_edge("A", "B")
g.add_edge("A", "C")
g.add_edge("B", "C")
g.add_edge("C", "D")

# 打印邻接表
g.print_graph()

代码解释：以上代码创建了一个新的图，并添加了几个边。最后，调用print_graph方法来显示结果。

状态图

下面是构建邻接表的状态图，帮助理解每个步骤之间的关系：

stateDiagram
    [*] --> 空邻接表
    空邻接表 --> 添加边
    添加边 --> 打印邻接表
    打印邻接表 --> [*]

旅行图

接下来是一个旅行图，描述在构建邻接表时的整个旅程：

journey
    title 构建邻接表之旅
    section 初始化
      开始创建图: 5: 开始
    section 添加边
      添加边 A-B: 4: 添加边
      添加边 A-C: 4: 添加边
      添加边 B-C: 4: 添加边
      添加边 C-D: 4: 添加边
    section 打印结果
      打印邻接表: 5: 打印结果