使用 Python 实现图的邻接表（没有相连的节点）
在计算机科学中，图是一种重要的结构，用于表示实体（节点）及其相互关系（边）。在本篇文章中，我们将实现一个图的邻接表表示方式，并重点介绍如何处理不相连的节点。通过这篇文章，你将了解实现这一过程的基本步骤。
整体流程
以下是我们实现图邻接表的整体流程：
| 步骤 | 描述 |
|---|---|
| 1 | 定义图类及其构造函数 |
| 2 | 实现添加节点的方法 |
| 3 | 实现添加边的方法（处理相连节点） |
| 4 | 实现打印邻接表的方法 |
| 5 | 处理不相连的节点显示 |
| 6 | 测试图的实现 |
步骤详解
步骤1：定义图类及其构造函数
首先，我们需要创建一个图类，并在构造函数中初始化一个空的邻接表。
class Graph:
def __init__(self):
# 使用字典来表示邻接表
self.adjacency_list = {}
__init__是一个构造函数，初始化一个空的字典作为邻接表。
步骤2：实现添加节点的方法
接下来，我们来实现一个方法，该方法允许我们向图中添加节点。
def add_node(self, value):
# 如果节点不存在，则添加这个节点
if value not in self.adjacency_list:
self.adjacency_list[value] = []
该函数检查节点是否已经存在，如果不存在则将其添加到邻接表中，初始化一个空列表用于存储相邻节点。
步骤3：实现添加边的方法
我们需要实现另一个方法来添加边，连接两个节点。此外，还要确定如果两个节点之间不存在边，也能反映到邻接表中。
def add_edge(self, from_node, to_node):
# 如果源节点和目标节点都存在于邻接表中
if from_node in self.adjacency_list and to_node in self.adjacency_list:
self.adjacency_list[from_node].append(to_node)
self.adjacency_list[to_node].append(from_node)
这里的add_edge方法首先检查源节点和目标节点是否存在。如果存在，则添加相互连接的边。
步骤4：实现打印邻接表的方法
现在，我们需要一个方法来打印邻接表，这样我们就可以看到节点之间的连接。
def display(self):
for node in self.adjacency_list:
print(f"{node}: {', '.join(self.adjacency_list[node])}")
该方法遍历邻接表，并打印出每个节点及其相邻节点。
步骤5：处理不相连的节点
我们希望在输出图时，也能够识别那些不相连的节点。我们可以在打印方法中进行修改，以显示所有节点，即使它们没有连接。
def display_with_disconnected(self):
all_nodes = set(self.adjacency_list.keys())
for node in all_nodes:
connections = ', '.join(self.adjacency_list.get(node, [])) or '没有相连的节点'
print(f"{node}: {connections}")
这个方法确保即使节点没有任何连接，仍然会输出该节点并标明“没有相连的节点”。
步骤6：测试图的实现
最后，我们可以通过简单的代码实现来测试我们的图。
# 创建图的实例
graph = Graph()
# 添加节点
graph.add_node("A")
graph.add_node("B")
graph.add_node("C")
graph.add_node("D")
# 添加边
graph.add_edge("A", "B")
graph.add_edge("B", "C")
# 打印完整邻接表，显示所有节点
graph.display_with_disconnected()
在这里，我们实例化了一个图，并向其中添加了一些节点和边。最后，通过我们的自定义打印方法输出完整邻接表。
结尾
通过以上步骤，我们成功地实现了一个 Python 图的邻接表表示，并能够处理节点之间的连接与不连接的信息。希望这篇文章能帮助你更好地理解图的基本概念以及如何在 Python 中实现这一结构。
旅程
journey
title 学习实现图的邻接表
section 创建图的基本结构
定义图类: 5: 担心
数据结构选型: 3: 迷茫
section 实现图的基本功能
添加节点与边: 4: 处理中
打印邻接表: 2: 轻松
section 处理不相连的节点
显示所有节点: 5: 担心
section 测试代码验证
测试功能: 4: 成就感
类图
classDiagram
class Graph {
+__init__()
+add_node(value)
+add_edge(from_node, to_node)
+display()
+display_with_disconnected()
}
现在你已经掌握了如何使用 Python 来构建图的邻接表，欢迎实践并扩展你的图数据结构。
