如何研究图数据结构和BFS

Question

我最近在研究html" target="_blank">数据结构，我在图形方面有困难。我读了这本书：C语言中的数据结构和算法分析（第二版）。

事实上，我也读了一些其他算法书籍，我发现几乎没有一本书给我一个完整的图形实现。虽然我可以阅读伪代码，了解BFS和DFS是如何运行的，以及graph中用于解决问题的一些其他算法，但我仍然需要一个完整的实现来帮助我更好地理解它是如何工作的。然而，在研究图形时，在这里编写代码不重要吗？我不确定。

此外，我还发现了一些关于BFS和DFS的ACM问题。我不知道如何表达，但似乎BFS和DFS只是解决它们的想法，它们没有编写标准BFS代码。所以这让我很难研究数据结构。

很抱歉我的表达不好，我现在是一名在美国的国际学生。

最后，我从精通C语言的算法中复制了这段代码，并对其进行了分析。但我还是不能理解其中的一部分。下面是代码的一部分：

typedef struct BfsVertex_ {
    void *data;
    VertexColor color;
    int hops;
} BfsVertex;

typedef struct AdjList_ {
    void *vertex;
    Set adjacent;
} AdjList;

typedef struct Graph_ {
    int  vcount;
    int  ecount;
    List adjlists;
    int  (*match)(const void *key1, const void *key2);
    void (*destroy)(void *data);
} Graph;

int BFS(Graph *graph, BfsVertex *start, List *hops) {

    Queue     queue;
    AdjList   *adjlist, *clr_adjlist;
    BfsVertex *clr_vertex, *adj_vertex;
    ListElem  *element, *member;

    /* init all of the vertices in the graph */
    for (element = list_head(&graph_adjlists(graph));
         element != NULL;
         element = list_next(element)) {

        clr_vertex = ((AdjList *)list_data(element))->vertex;

        if (graph->match(clr_vertex, start)) {
            clr_vertex->color = gray;
            clr_vertex->hops = 0;
        } else {
            clr_vertex = white;
            clr_vertex->hops = -1;
        }
    }

    /* init the queue with the adjacency list of the start vertex */
    queue_init(&queue, NULL);
    if (graph_adjlist(graph, start, &clr_adjlist) != 0) {
        queue_destroy(&queue);
        return -1;
    }

    if (queue_enqueue(&queue, clr_adjlist) != 0) {
        queue_destroy(&queue);
        return -1;
    }

    /* perform Breadth-First Search */
    while (queue_size(&queue) > 0) {

        adjlist = queue_peek(&queue);

        /* traverse each vertex in the current adjacency list */
        for (member = list_head(&adjlist->adjacent);
             member != NULL;
             member = list_next(member)) {

            adj_vertex = list_data(member);

            /* determine the color of the next adjacent vertex */
            if (graph_adjlist(graph, adj_vertex, &clr_adjlist) != 0) {
                queue_destroy(&queue);
                return -1;
            }
            clr_vertex = clr_adjlist->vertex;

            /* color each white vertex gray and enqueue its adjacency list */
            if (clr_vertex->color == white) {
                clr_vertex->color = gray;
                clr_vertex->hops = ((BfsVertex *)adjlist->vertex)->hops + 1;

                if (queue_enqueue(&queue, clr_adjlist) != 0) {
                    queue_destroy(&queue);
                    return -1;
                }
            }
        }

        /* dequeue the current adjacency list and color its vertex black */
        if (queue_dequeue(&queue, (void **)&adjlist) == 0) {
            ((BfsVertex *)adjlist->vertex)->color = black;
        } else {
            queue_destroy(&queue);
            return -1;
        }
    }

    queue_destroy(&queue);

    /* pass back the hop count for each vertex in a list */
    list_init(hops, NULL);

    for (element = list_head(&graph_adjlists(graph));
         element != NULL;
         element = list_next(element)) {

        /* skip vertices that were not visited (those with hop counts of -1) */
        clr_vertex = ((AdjList *)list_data(element))->vertex;
        if (clr_vertex->hops != -1) {
            if (list_ins_next(hops, list_tail(hops), clr_vertex) != 0) {
                list_destroy(hops);
                return -1;
            }
        }
    }

    return 0;
}

我在这里遇到了麻烦：这个初始化是如何工作的？它遍历图的邻接列表，并为图中的每个顶点分配彩色顶点。但是着色后，clr_vertex改变了它的对象，颜色和距离信息是如何保存的？

 /* init all of the vertices in the graph */
        for (element = list_head(&graph_adjlists(graph));
             element != NULL;
             element = list_next(element)) {

            clr_vertex = ((AdjList *)list_data(element))->vertex;

            if (graph->match(clr_vertex, start)) {
                clr_vertex->color = gray;
                clr_vertex->hops = 0;
            } else {
                clr_vertex = white;
                clr_vertex->hops = -1;
            }
        }

谢谢你读了这么长的问题。

Answer 1

如何研究图数据结构和BFS

一个词：抽象的。

不管编程语言如何，你都需要理解它们。你只需要一支笔和一张纸。这将使它在实施方面非常清楚。图应该是抽象对象，其中程序语言的选择与概念无关。

我仍然需要一个完整的实现来帮助我更好地理解它是如何工作的。

DFS和BFS只是遍历（即遍历）图形的两种不同方式。不多不少。这种行走的结果就是文献中所谓的搜索树。全面实施情况如下：

>

手动在小图形上运行DFS和BFS。（这将返回一个搜索树）

检查它与您的实现。

当然，这些技术太笼统了。说到练习，你可以修改它们，结合其他技术，或者用它们做任何你想做的事情。目前，您可以将它们视为DFS=Stack，BFS=Queue